JP2005029726A - Non-resonating multiple photon absorption material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly efficient non-resonating two photon absorption material applicable to three-dimensional stereo lithographic composition, three-dimensional display, three-dimensional optical recording medium, etc., by making functions such as polymerization, reaction, coloring, refractive index modulation, light emission, etc., to develop at high efficiency. <P>SOLUTION: This non-resonating multiple photon absorption material includes a non-resonating multiple photon absorption compound which functions at high efficiency as a sensitizing coloring material or a light emitting coloring material by non-resonating multiple photon absorption. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、非線形光学効果を発現する材料に関し、特に非共鳴2光子吸収断面積が大きい2光子吸収化合物と、その励起エネルギーを用いて重合、反応、発色、屈折率変調、発光等を高効率に行うことができる2光子吸収材料に関するものである。また、それらの材料を用いた3次元光造形組成物、3次元ディスプレイ及び3次元光記録媒体に関するものである。   The present invention relates to a material that exhibits a nonlinear optical effect, and in particular, uses a two-photon absorption compound having a large non-resonant two-photon absorption cross-section and its excitation energy to efficiently perform polymerization, reaction, color development, refractive index modulation, light emission, and the like. The present invention relates to a two-photon absorption material that can be used for the following. The present invention also relates to a three-dimensional stereolithography composition using these materials, a three-dimensional display, and a three-dimensional optical recording medium.

一般に、非線形光学効果とは、印加する光電場の2乗、3乗あるいはそれ以上に比例する非線型な光学応答のことであり、印加する光電場の2乗に比例する2次の非線形光学効果としては、第二高調波発生(SHG),光整流、フォトリフラクティブ効果、ポッケルス効果、パラメトリック増幅、パラメトリック発振、光和周波混合、光差周波混合などが知られている。また印加する光電場の3乗に比例する3次の非線形光学効果としては第三高調波発生(THG)、光カー効果、自己誘起屈折率変化、2光子吸収などが挙げられる。   In general, the nonlinear optical effect is a non-linear optical response proportional to the square of the applied photoelectric field, the third power or more, and a second-order nonlinear optical effect proportional to the square of the applied photoelectric field. For example, second harmonic generation (SHG), optical rectification, photorefractive effect, Pockels effect, parametric amplification, parametric oscillation, optical sum frequency mixing, optical difference frequency mixing, and the like are known. The third-order nonlinear optical effect proportional to the cube of the applied photoelectric field includes third harmonic generation (THG), optical Kerr effect, self-induced refractive index change, two-photon absorption, and the like.

これらの非線形光学効果を示す非線形光学材料としてはこれまでに多数の無機材料が見い出されてきた。ところが無機物においては、所望の非線形光学特性や、素子製造のために必要な諸物性を最適化するためのいわゆる分子設計が困難であることから実用するのは非常に困難であった。一方、有機化合物は分子設計により所望の非線形光学特性の最適化が可能であるのみならず、その他の諸物性のコントロールも可能であるため、実用の可能性が高く、有望な非線形光学材料として注目を集めている。   Many inorganic materials have been found so far as nonlinear optical materials exhibiting these nonlinear optical effects. However, inorganic materials are very difficult to put into practical use because so-called molecular design for optimizing desired nonlinear optical characteristics and various physical properties necessary for device fabrication is difficult. On the other hand, organic compounds can be optimized not only for the desired nonlinear optical properties by molecular design, but also for other physical properties, so they are highly practical and attract attention as promising nonlinear optical materials. Collecting.

近年、有機化合物の非線形光学特性の中でも3次の非線形光学効果が注目されており、その中でも特に、非共鳴2光子吸収が注目を集めている。2光子吸収とは、化合物が2つの光子を同時に吸収して励起される現象であり、化合物の(線形)吸収帯が存在しないエネルギー領域で2光子の吸収が起こる場合を非共鳴2光子吸収という。なお、以下の記述において特に明記しなくても2光子吸収とは非共鳴2光子吸収を指す。   In recent years, the third-order nonlinear optical effect has attracted attention among the nonlinear optical characteristics of organic compounds, and among these, non-resonant two-photon absorption has attracted attention. Two-photon absorption is a phenomenon in which a compound is excited by simultaneously absorbing two photons, and the case where two-photon absorption occurs in an energy region where there is no (linear) absorption band of the compound is called non-resonant two-photon absorption. . In the following description, two-photon absorption refers to non-resonant two-photon absorption even if not specified.

ところで、非共鳴2光子吸収の効率は印加する光電場の2乗に比例する(2光子吸収の2乗特性)。このため、2次元平面にレーザーを照射した場合においては、レーザースポットの中心部の電界強度の高い位置のみで2光子の吸収が起こり、周辺部の電界強度の弱い部分では2光子の吸収は全く起こらない。一方、3次元空間においては、レーザー光をレンズで集光した焦点の電界強度の大きな領域でのみ非共鳴2光子吸収が起こり、焦点から外れた領域では電界強度が弱いために2光子吸収が全く起こらない。印加された光電場の強度に比例してすべての位置で励起が起こる線形吸収に比べて、非共鳴2光子吸収では、この2乗特性に由来して空間内部の1点のみで励起が起こるため、空間分解能が著しく向上する。
通常、非共鳴2光子吸収を誘起する場合には、化合物の(線形)吸収帯が存在する波長領域よりも長波でかつ吸収の存在しない、近赤外領域の短パルスレーザーを用いることが多い。いわゆる透明領域の近赤外光を用いるため、励起光が吸収や散乱を受けずに試料内部まで到達でき、非共鳴2光子吸収の2乗特性のために試料内部の1点を極めて高い空間分解能で励起できる。
By the way, the efficiency of non-resonant two-photon absorption is proportional to the square of the applied photoelectric field (square characteristic of two-photon absorption). For this reason, when a two-dimensional plane is irradiated with a laser, two-photon absorption occurs only at a position where the electric field strength is high in the central portion of the laser spot, and two-photon absorption is completely absent in a portion where the electric field strength is weak in the peripheral portion. Does not happen. On the other hand, in the three-dimensional space, non-resonant two-photon absorption occurs only in a region where the electric field strength at the focal point where the laser light is collected by the lens is large, and the two-photon absorption is completely absent in the region outside the focal point. Does not happen. Compared with linear absorption where excitation occurs at all positions in proportion to the intensity of the applied photoelectric field, non-resonant two-photon absorption results in excitation at only one point inside the space due to this square characteristic. , The spatial resolution is significantly improved.
Usually, when inducing non-resonant two-photon absorption, a short-pulse laser in the near-infrared region, which is longer than the wavelength region in which the (linear) absorption band of the compound exists and does not have absorption, is often used. The so-called transparent near-infrared light is used, so that the excitation light can reach the inside of the sample without being absorbed or scattered, and because of the square characteristic of non-resonant two-photon absorption, one point inside the sample has an extremely high spatial resolution. Can be excited.

従って、非共鳴2光子吸収により得た励起エネルギーを用いて重合、反応、発色、屈折率変調、発光を等起こすことができれば、3次元空間の任意の場所にそれらを起こすことができることになり、3次元光造形用組成物、いわゆるボリューム型の3次元ディスプレイ、3次元光記録媒体等を提供することができる。
また、生体組織の2光子造影や2光子フォトダイナミックセラピー(PDT)、アップコンバージョンレージングによる波長変換デバイスへの応用も可能である。
Therefore, if polymerization, reaction, color development, refractive index modulation, light emission, etc. can be caused using excitation energy obtained by non-resonant two-photon absorption, they can be caused in any place in the three-dimensional space, A composition for three-dimensional stereolithography, a so-called volume type three-dimensional display, a three-dimensional optical recording medium, and the like can be provided.
Further, it can be applied to a wavelength conversion device using two-photon contrast imaging, two-photon photodynamic therapy (PDT), or up-conversion lasing of a living tissue.

非共鳴2光子吸収化合物の上記のような材料への応用の際の課題は、公知の非共鳴2光子吸収化合物では、2光子吸収効率(断面積)が小さいため、非常に強いレーザーを長時間照射する必要があり、材料や生体の損傷を招いたり、書込み(転送)速度や重合速度の向上を妨げたり、レーザーの小型・安価化を妨げたりし、実用化の際の大きな課題となる。したがって、比較的弱いレーザーでも短時間にて書き込み、重合、発光等を起こすことができるような、増感色素として機能しかつ高効率な非共鳴2光子吸収化合物、あるいは発光色素として機能しかつ高効率な2光子吸収化合物の開発が強く望まれている。   The problem in application of the non-resonant two-photon absorption compound to the above-described material is that the known non-resonant two-photon absorption compound has a small two-photon absorption efficiency (cross-sectional area), so that a very strong laser is applied for a long time. Irradiation is necessary, which causes damage to materials and living bodies, hinders improvement in writing (transfer) speed and polymerization speed, and hinders downsizing and cost reduction of lasers, which is a big problem in practical use. Therefore, it functions as a sensitizing dye that can cause writing, polymerization, light emission, etc. in a short time even with a relatively weak laser, and functions as a highly efficient non-resonant two-photon absorption compound or luminescent dye. Development of an efficient two-photon absorption compound is strongly desired.

ここで、WO9709043[特許文献1]には、ある特定の構造を有するスチルバゾリウム化合物の2光子発光を用いた種々の応用例が記載されている。ただし、スチルバゾリウム誘導体の2光子発光効率は低く、実際的な使用に対しては未だ充分な性能を満たしていない。   Here, WO9709043 [Patent Document 1] describes various application examples using two-photon emission of a stilbazolium compound having a specific structure. However, the two-photon emission efficiency of the stilbazolium derivative is low, and the performance is still not sufficient for practical use.

一方で、フォトクロミック材料を非共鳴2光子吸収材料として、2光子吸収により発色反応または蛍光発光性付与を行う方法が開示されている(コロティーフ、ニコライ・アイ他、特表2001−522119号[特許文献2]、アルセノフ、ウ"ラディミール他、特表2001−508221号[特許文献3])が、いずれも具体的な2光子吸収材料の提示はなく、また抽象的に提示されている2光子吸収フォトクロミック化合物の例も我々が調べた限りでは非共鳴2光子吸収効率の極めて小さい2光子吸収化合物であり、非共鳴2光子吸収により効率良く発色または発光することができる材料とは程遠い状況である。   On the other hand, a method has been disclosed in which a photochromic material is used as a non-resonant two-photon absorption material and a color reaction or fluorescence emission is imparted by two-photon absorption (Korotif, Nikolai Eye et al., Special Table 2001-522119 [Patent Document] 2], Arsenov, U "Radimir et al., JP-T-2001-508221 [Patent Document 3]), no two-photon absorption material is presented, and two-photon absorption photochromic is presented abstractly. Examples of compounds are two-photon absorption compounds that have extremely low non-resonant two-photon absorption efficiency as far as we have investigated, and are far from materials that can efficiently develop or emit light by non-resonant two-photon absorption.

また、非共鳴2光子吸収化合物による増感を用いて2光子光重合を行い、光造形等へ応用した例は以下の文献に記載されている(B.H.Cumpston et al.,Nature.1999年,398巻,51頁[非特許文献1]、K.D.Belfield et al.,J.Phys.Org.Chem.,2000年、13巻、837頁[非特許文献2]、C.Li et al.,Chem.Phys.Lett.,2001年、340巻、444頁[非特許文献3]、K.D.Belfield et al.,J.Am.Chem.Soc.,2000年、122巻、1217頁[非特許文献4]、S.Maruo et al.,Oppt.Lett.,1997年、22巻、132頁[非特許文献5])。   Examples of two-photon photopolymerization using sensitization by a non-resonant two-photon absorption compound and applied to optical modeling are described in the following documents (BH Cumpston et al., Nature. 1999). Year, 398, 51 pages [Non-Patent Document 1], KD Belfield et al., J. Phys. Org. Chem., 2000, 13, page 837 [Non-Patent Document 2], C. Li. et al., Chem. Phys. Lett., 2001, 340, 444 [Non-Patent Document 3], KD Belfield et al., J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 1217 [Non-patent document 4], S. Maruo et al., Opt. Lett., 1997, 22, p. 132 [Non-patent document 5]).

しかし、これらの例でも、2光子吸収化合物の非共鳴2光子吸収断面積が小さいこと、また2光子吸収化合物の増感機能が足りないことにより、重合の効率が悪く、重合により光造形等を行うためには強いレーザーを長時間照射しなければならず、実用上問題であった。   However, even in these examples, the non-resonant two-photon absorption cross-sectional area of the two-photon absorption compound is small, and the sensitization function of the two-photon absorption compound is insufficient, resulting in poor polymerization efficiency. In order to do so, it was necessary to irradiate a strong laser for a long time, which was a practical problem.

このように、2光子吸収化合物の非共鳴2光子吸収効率(断面積)が小さいこと、発光効率が低いこと、増感効率が低いこと等により、公知の材料はいずれも実用上の課題が多く、先述したように、増感色素として機能しかつ高効率な非共鳴2光子吸収化合物、あるいは発光色素として機能しかつ高効率な非共鳴2光子吸収化合物の開発が強く望まれている。
B.H.Cumpston et al.,Nature.1999年,398巻,51頁 K.D.Belfield et al.,J.Phys.Org.Chem.,2000年、13巻、837頁 C.Li et al.,Chem.Phys.Lett.,2001年、340巻、444頁 K.D.Belfield et al.,J.Am.Chem.Soc.,2000年、122巻、1217頁 S.Maruo et al.,Oppt.Lett.,1997年、22巻、132頁 国際公開第9709043号パンフレット 特表2001−522119号公報 特表2001−508221号公報
As described above, the known materials have many practical problems due to the small non-resonant two-photon absorption efficiency (cross-sectional area) of the two-photon absorption compound, low luminous efficiency, and low sensitization efficiency. As described above, development of a non-resonant two-photon absorption compound that functions as a sensitizing dye and has high efficiency or a non-resonant two-photon absorption compound that functions as a light-emitting dye and has high efficiency is strongly desired.
B. H. Cumpston et al. , Nature. 1999, 398, 51 K. D. Belfield et al. , J .; Phys. Org. Chem. 2000, vol. 13, p. 837 C. Li et al. , Chem. Phys. Lett. 2001, 340, 444 K. D. Belfield et al. , J .; Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1217 S. Maruo et al. , Opt. Lett. 1997, Vol. 22, p. 132 International Publication No. 9709043 Pamphlet Special table 2001-522119 gazette Special table 2001-508221 gazette

上に述べたように、非共鳴2光子吸収により得た励起エネルギーを用いて重合、反応、発色、屈折率変調または発光等を高効率に行うことができる材料が提供できれば、3次元空間の任意の場所に極めて高い空間分解能でそれらを起こすことが可能となり、3次元光造形組成物、いわゆるボリューム型の3次元ディスプレイ、3次元光記録媒体等を提供することができる。
特に、3次元ディスプレイや3次元光記録媒体に使用するためには、早い書き込み速度及びS/N比の高い表示または再生のために、高感度にて2光子吸収を行い、その励起エネルギーを用いて高効率に発光または増感することができる2光子吸収化合物の開発が必須である。しかし、現時点で利用可能な2光子吸収化合物では非共鳴2光子吸収効率が低く、また発光効率や増感効率も低く問題である。
したがって、本発明の目的は、重合、反応、発色、屈折率変調、発光等の機能を発現させることにより3次元光造形組成物、3次元ディスプレイ、3次元光記録媒体等に応用可能な、増感色素として機能する高効率非共鳴多光子吸収化合物あるいは発光色素として機能する高効率非共鳴多光子吸収化合物を含有する非共鳴多光子吸収材料を提供することである。
As described above, if a material capable of performing polymerization, reaction, color development, refractive index modulation, light emission, or the like with high efficiency using excitation energy obtained by non-resonant two-photon absorption can be provided, any arbitrary three-dimensional space can be provided. It is possible to cause them to occur at extremely high spatial resolution, and to provide a three-dimensional stereolithography composition, a so-called volume type three-dimensional display, a three-dimensional optical recording medium, and the like.
In particular, for use in a three-dimensional display or a three-dimensional optical recording medium, two-photon absorption is performed with high sensitivity and the excitation energy is used for display or reproduction with a high writing speed and a high S / N ratio. Therefore, development of a two-photon absorption compound that can emit light or sensitize with high efficiency is essential. However, currently available two-photon absorption compounds have low non-resonant two-photon absorption efficiency and low emission efficiency and sensitization efficiency.
Therefore, an object of the present invention is to increase the application to three-dimensional stereolithography compositions, three-dimensional displays, three-dimensional optical recording media, etc. by developing functions such as polymerization, reaction, color development, refractive index modulation, and light emission. An object of the present invention is to provide a non-resonant multiphoton absorbing material containing a highly efficient nonresonant multiphoton absorbing compound that functions as a dye or a highly efficient nonresonant multiphoton absorbing compound that functions as a luminescent dye.

発明者らの鋭意検討の結果、増感色素として機能しかつを高効率に非共鳴2光子を吸収する化合物、すなわち非共鳴2光子吸収断面積の大きな化合物と、発光色素として機能し、かつ非共鳴2光子吸収断面積の大きな化合物を見出すことに至った。
よって、本発明の上記目的は、下記の手段により達成された。
As a result of intensive studies by the inventors, the compound functions as a sensitizing dye and absorbs non-resonant two-photons with high efficiency, that is, a compound having a large non-resonant two-photon absorption cross-section, and functions as a luminescent dye, and The inventors have found a compound having a large resonance two-photon absorption cross section.
Therefore, the above object of the present invention has been achieved by the following means.

(1)非共鳴多光子吸収により増感色素として高効率に機能することを特徴とする高効率非共鳴多光子吸収化合物。
(2)(1)にて、増感はエネルギー移動機構または電子移動機構による、(1)記載の増感色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(3)(1)または(2)にて、非共鳴多光子吸収化合物が、非共鳴に多光子を吸収することにより、重合、反応、発色、屈折率変調、発光のいずれかを高効率に増感する、(1)または(2)記載の増感色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(4)(3)にて、非共鳴多光子吸収化合物が、非共鳴に多光子を吸収することにより、発色、屈折率変調、発光のいずれかを高効率に増感する、(3)記載の増感色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(5)(1)〜(4)にて、非共鳴多光子吸収化合物がフェニレンビニレン系色素、ジアリールエテン色素、スピロピラン色素、フルギド色素、フルオレン系色素、キサンテン色素、クマリン色素、ペリレン色素以外である、(1)〜(4)記載の増感色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(6)(1)〜(5)にて、非共鳴多光子吸収化合物が、シアニン色素、ヘミシアニン色素、ストレプトシアニン色素、スチリル色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、3核メロシアニン色素、4核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アズレニウム色素、ケトクマリン色素、スチリルクマリン色素、ピラン色素、アントラキノン色素、キノン色素、トリフェニルメタン色素、ジフェニルメタン色素、チオキサンテン色素、フェノチアジン色素、フェノキサジン色素、フェナジン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、インジゴ色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、ポルフィリン色素、アザポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、縮環芳香族系色素、スチレン系色素、メタロセン色素、金属錯体色素、スチルバゾリウム色素のいずれかである、(1)〜(5)記載の増感色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(7)(6)にて、非共鳴多光子吸収化合物が、シアニン色素、ヘミシアニン色素、ストレプトシアニン色素、スチリル色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、3核メロシアニン色素、4核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アズレニウム色素、ケトクマリン色素、スチリルクマリン色素、ピラン色素、アントラキノン色素、キノン色素、トリフェニルメタン色素、ジフェニルメタン色素、チオキサンテン色素、フェノチアジン色素、フェノキサジン色素、フェナジン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、インジゴ色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、アザポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、縮環芳香族系色素、メタロセン色素、金属錯体色素のいずれかである、(6)記載の増感色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(8)(1)〜(7)にて、非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴2光子吸収化合物である、(1)〜(7)記載の増感色素として機能することを特徴とする非共鳴2光子吸収化合物。
(9)(1)〜(8)にて、非共鳴2光子吸収断面積が100GM以上である、(1)〜(8)記載の増感色素として機能することを特徴とする非共鳴2光子吸収化合物。
(10)(9)にて、非共鳴2光子吸収断面積が1000GM以上である、(9)記載の増感色素として機能することを特徴とする非共鳴2光子吸収化合物。
(11)(9)にて、非共鳴2光子吸収断面積が10000GM以上である、(9)記載の増感色素として機能することを特徴とする非共鳴2光子吸収化合物。
(12)非共鳴多光子吸収により発光色素として高効率に機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(13)10-4M濃度の溶液にて、下記化合物R−1の非共鳴多光子吸収による発光面積を上回る非共鳴多光子吸収発光面積を有する、(1)〜(4)、(12)記載の発光色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(1) A high-efficiency non-resonant multi-photon absorption compound, which functions as a sensitizing dye with high efficiency by non-resonant multi-photon absorption.
(2) A nonresonant multiphoton absorption compound characterized in that, in (1), the sensitization functions as a sensitizing dye according to (1) by an energy transfer mechanism or an electron transfer mechanism.
(3) In (1) or (2), the non-resonant multi-photon absorption compound absorbs multi-photons non-resonantly, so that any of polymerization, reaction, color development, refractive index modulation, and light emission is highly efficient. A nonresonant multiphoton absorption compound which functions as a sensitizing dye according to (1) or (2), which is sensitized.
(4) In (3), the non-resonant multiphoton absorption compound sensitizes any of color development, refractive index modulation, and light emission with high efficiency by absorbing multiphotons nonresonantly, (3) A nonresonant multiphoton absorption compound characterized by functioning as a sensitizing dye.
(5) In (1) to (4), the non-resonant multiphoton absorption compound is other than a phenylene vinylene dye, a diarylethene dye, a spiropyran dye, a fulgide dye, a fluorene dye, a xanthene dye, a coumarin dye, or a perylene dye. A non-resonant multiphoton absorption compound which functions as the sensitizing dye according to any one of (1) to (4).
(6) In (1) to (5), the non-resonant multiphoton absorption compound is a cyanine dye, hemicyanine dye, streptocyanine dye, styryl dye, pyrylium dye, merocyanine dye, trinuclear merocyanine dye, tetranuclear merocyanine dye, Rhodocyanine dye, complex cyanine dye, complex merocyanine dye, allopolar dye, arylidene dye, oxonol dye, hemioxonol dye, squalium dye, croconium dye, azurenium dye, ketocoumarin dye, styrylcoumarin dye, pyran dye, anthraquinone dye, quinone dye, Triphenylmethane dye, diphenylmethane dye, thioxanthene dye, phenothiazine dye, phenoxazine dye, phenazine dye, azo dye, azomethine dye, indigo dye, polyene dye Acridine dye, acridinone dye, diphenylamine dye, quinacridone dye, quinophthalone dye, porphyrin dye, azaporphyrin dye, chlorophyll dye, phthalocyanine dye, condensed ring aromatic dye, styrenic dye, metallocene dye, metal complex dye, stilbazolium dye A non-resonant multiphoton absorption compound that functions as a sensitizing dye according to (1) to (5).
(7) In (6), the non-resonant multiphoton absorption compound is a cyanine dye, hemicyanine dye, streptocyanine dye, styryl dye, pyrylium dye, merocyanine dye, trinuclear merocyanine dye, tetranuclear merocyanine dye, rhodacyanine dye, complex Cyanine dyes, complex merocyanine dyes, allopolar dyes, arylidene dyes, oxonol dyes, hemioxonol dyes, squalium dyes, croconium dyes, azurenium dyes, ketocoumarin dyes, styrylcoumarin dyes, pyran dyes, anthraquinone dyes, quinone dyes, triphenylmethane dyes , Diphenylmethane dye, thioxanthene dye, phenothiazine dye, phenoxazine dye, phenazine dye, azo dye, azomethine dye, indigo dye, polyene dye, acrylic The dye according to (6), which is any one of a dye, an acridinone dye, a diphenylamine dye, a quinacridone dye, a quinophthalone dye, an azaporphyrin dye, a chlorophyll dye, a phthalocyanine dye, a condensed aromatic dye, a metallocene dye, and a metal complex dye. A nonresonant multiphoton absorption compound characterized by functioning as a dye.
(8) In (1) to (7), the nonresonant multiphoton absorption compound functions as a sensitizing dye described in (1) to (7), which is a nonresonant two-photon absorption compound. Resonant two-photon absorption compound.
(9) The non-resonant two-photon functioning as the sensitizing dye according to any one of (1) to (8), wherein the non-resonant two-photon absorption cross-section is 100 GM or more in (1) to (8) Absorbing compound.
(10) The nonresonant two-photon absorption compound characterized by functioning as a sensitizing dye according to (9), wherein the nonresonant two-photon absorption cross-section is 1000 GM or more in (9).
(11) A nonresonant two-photon absorption compound characterized by functioning as a sensitizing dye according to (9), wherein the nonresonant two-photon absorption cross-section is 10,000 GM or more in (9).
(12) A nonresonant multiphoton absorbing compound which functions as a luminescent dye with high efficiency by nonresonant multiphoton absorption.
(13) (1) to (4), (12) having a nonresonant multiphoton absorption emission area that exceeds the emission area by nonresonant multiphoton absorption of the following compound R-1 in a solution of 10 −4 M concentration A nonresonant multiphoton absorption compound which functions as the luminescent dye described.

Figure 2005029726
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(14)(13)にて、化合物R−1の非共鳴多光子吸収による発光面積の10倍以上の非共鳴多光子吸収発光面積を有する、(13)記載の発光色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(15)(13)にて、化合物R−1の非共鳴多光子吸収による発光面積の100倍以上の非共鳴多光子吸収発光面積を有する、(13)記載の発光色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(16)(12)〜(15)にて、非共鳴多光子吸収化合物がフェニレンビニレン系色素、ジアリールエテン色素、スピロピラン色素、フルギド色素、ポルフィリン色素、スチレン系色素、フルオレン系色素、キサンテン色素、スチルバゾリウム色素以外である、(12)〜(15)記載の発光色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(17)(12)〜(16)にて、非共鳴多光子吸収化合物が、シアニン色素、ヘミシアニン色素、ストレプトシアニン色素、スチリル色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、3核メロシアニン色素、4核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アズレニウム色素、クマリン色素、ケトクマリン色素、スチリルクマリン色素、ピラン色素、アントラキノン色素、キノン色素、トリフェニルメタン色素、ジフェニルメタン色素、チオキサンテン色素、フェノチアジン色素、フェノキサジン色素、フェナジン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、ペリレン色素、フタロペリレン色素、インジゴ色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、アザポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、縮環芳香族系色素、メタロセン色素、金属錯体色素、のいずれかである、(12)〜(16)記載の発光色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物。
(18)(12)〜(17)にて、非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴2光子吸収化合物である、(12)〜(17)記載の発光色素として機能することを特徴とする非共鳴2光子吸収化合物。
(19)(12)〜(18)にて、非共鳴2光子吸収断面積が100GM以上である、(12)〜(18)記載の発光色素として機能することを特徴とする非共鳴2光子吸収化合物。
(20)(19)にて、非共鳴2光子吸収断面積が1000GM以上である、(19)記載の発光色素として機能することを特徴とする非共鳴2光子吸収化合物。
(21)(19)にて、非共鳴2光子吸収断面積が10000GM以上である、(19)記載の発光色素として機能することを特徴とする非共鳴2光子吸収化合物。
(22)(1)〜(21)記載の非共鳴多光子吸収化合物に、該化合物の有する線形吸収帯よりも長波長のレーザー光を照射して多光子吸収を誘起する非共鳴多光子吸収誘起方法。
(23)3次元光造形組成物として用いることを特徴とする(1)〜(21)のいずれかに記載の非共鳴多光子吸収化合物。
(24)3次元ディスプレイとして用いることを特徴とする(1)〜(21)のいずれかに記載の非共鳴多光子吸収化合物。
(25)3次元光記録媒体として用いることを特徴とする(1)〜(21)のいずれかに記載の非共鳴多光子吸収化合物。
(14) In (13), the compound R-1 has a nonresonant multiphoton absorption emission area that is 10 times or more the emission area by nonresonant multiphoton absorption of the compound R-1, and functions as a luminescent dye according to (13). A non-resonant multiphoton absorption compound.
(15) In (13), the compound R-1 has a nonresonant multiphoton absorption emission area of 100 times or more of the emission area by nonresonant multiphoton absorption of the compound R-1, and functions as a luminescent dye according to (13). A non-resonant multiphoton absorption compound.
(16) In (12) to (15), the nonresonant multiphoton absorption compound is a phenylene vinylene dye, diarylethene dye, spiropyran dye, fulgide dye, porphyrin dye, styrene dye, fluorene dye, xanthene dye, stilbazolium dye A non-resonant multiphoton absorption compound that functions as a luminescent dye described in (12) to (15).
(17) In (12) to (16), the non-resonant multiphoton absorption compound is a cyanine dye, hemicyanine dye, streptocyanine dye, styryl dye, pyrylium dye, merocyanine dye, trinuclear merocyanine dye, tetranuclear merocyanine dye, Rhodocyanine dye, complex cyanine dye, complex merocyanine dye, allopolar dye, arylidene dye, oxonol dye, hemioxonol dye, squalium dye, croconium dye, azurenium dye, coumarin dye, ketocoumarin dye, styryl coumarin dye, pyran dye, anthraquinone dye, Quinone dye, triphenylmethane dye, diphenylmethane dye, thioxanthene dye, phenothiazine dye, phenoxazine dye, phenazine dye, azo dye, azomethine dye, perylene Dye, phthaloperylene dye, indigo dye, polyene dye, acridine dye, acridinone dye, diphenylamine dye, quinacridone dye, quinophthalone dye, azaporphyrin dye, chlorophyll dye, phthalocyanine dye, fused aromatic dye, metallocene dye, metal complex dye, A nonresonant multiphoton absorption compound that functions as the luminescent dye described in any one of (12) to (16).
(18) In (12) to (17), the nonresonant multiphoton absorbing compound is a nonresonant two-photon absorbing compound, and functions as the luminescent dye described in (12) to (17). Two-photon absorption compound.
(19) The non-resonant two-photon absorption characterized by functioning as a luminescent dye according to (12) to (18), wherein the non-resonant two-photon absorption cross-section is 100 GM or more in (12) to (18) Compound.
(20) The nonresonant two-photon absorption compound characterized by functioning as a luminescent dye according to (19), wherein the nonresonant two-photon absorption cross-section is 1000 GM or more in (19).
(21) The nonresonant two-photon absorption compound characterized by functioning as a luminescent dye according to (19), wherein the nonresonant two-photon absorption cross-section is 10,000 GM or more in (19).
(22) Non-resonant multi-photon absorption induction in which multi-photon absorption is induced by irradiating the non-resonant multi-photon absorption compound according to (1) to (21) with laser light having a wavelength longer than the linear absorption band of the compound Method.
(23) The non-resonant multiphoton absorption compound according to any one of (1) to (21), which is used as a three-dimensional stereolithography composition.
(24) The non-resonant multiphoton absorption compound according to any one of (1) to (21), which is used as a three-dimensional display.
(25) The nonresonant multiphoton absorption compound according to any one of (1) to (21), which is used as a three-dimensional optical recording medium.

本発明の非共鳴2光子吸収化合物は極めて高効率にて増感色素として機能、あるいは発光色素として機能できる。   The non-resonant two-photon absorption compound of the present invention can function as a sensitizing dye or a luminescent dye with extremely high efficiency.

本発明の増感色素として機能する非共鳴多光子吸収化合物または発光色素として機能する非共鳴多光子吸収化合物について説明する。   The nonresonant multiphoton absorbing compound functioning as the sensitizing dye of the present invention or the nonresonant multiphoton absorbing compound functioning as the luminescent dye will be described.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物は非共鳴過程であれば2光子以上のいくつの光子を同時吸収して構わないが、非共鳴2光子吸収を行うことが好ましい。   The non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention may simultaneously absorb any number of photons of two or more photons in the non-resonance process, but preferably performs non-resonant two-photon absorption.

本発明の2光子吸収化合物は、非共鳴2光子吸収(化合物の(線形)吸収帯が存在しないエネルギー領域で2つの光子を同時に吸収して励起される現象)を行う化合物である。   The two-photon absorption compound of the present invention is a compound that performs non-resonant two-photon absorption (a phenomenon in which two photons are simultaneously excited in an energy region where no (linear) absorption band of the compound exists).

本発明の非共鳴多光子吸収化合物は好ましくは有機化合物である。
なお、本発明において、特定の部分を「基」と称した場合には、特に断りの無い限りは、一種以上の(可能な最多数までの)置換基で置換されていても、置換されていなくても良いことを意味する。例えば、「アルキル基」とは置換または無置換のアルキル基を意味する。また、本発明における化合物に使用できる置換基は、置換の有無にかかわらず、どのような置換基でも良い。
また、本発明において、特定の部分を「環」と称した場合、あるいは「基」に「環」が含まれる場合は、特に断りの無い限りは単環でも縮環でも良く、置換されていても置換されていなくても良い。
例えば、「アリール基」はフェニル基でもナフチル基でも良く、置換フェニル基でも良い。
The non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention is preferably an organic compound.
In the present invention, when a specific moiety is referred to as a “group”, unless otherwise specified, it may be substituted with one or more (up to the maximum possible) substituents. It means that it is not necessary. For example, “alkyl group” means a substituted or unsubstituted alkyl group. Moreover, the substituent which can be used for the compound in the present invention may be any substituent regardless of the presence or absence of substitution.
In the present invention, when a specific moiety is referred to as “ring”, or when “group” includes “ring”, it may be monocyclic or condensed unless otherwise specified. May not be substituted.
For example, the “aryl group” may be a phenyl group, a naphthyl group, or a substituted phenyl group.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物はより好ましくは色素である。なおここで色素とは可視光領域(400〜700nm)または近赤外領域(700〜2000nm)に吸収の一部を有する化合物に対する総称である。
本発明における色素としてはいかなるものでも良いが、例えば、シアニン色素、ヘミシアニン色素、ストレプトシアニン色素、スチリル色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、3核メロシアニン色素、4核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アズレニウム色素、クマリン色素、ケトクマリン色素、スチリルクマリン色素、ピラン色素、アントラキノン色素、キノン色素、トリフェニルメタン色素、ジフェニルメタン色素、キサンテン色素、チオキサンテン色素、フェノチアジン色素、フェノキサジン色素、フェナジン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、フルオレノン色素、ジアリールエテン色素、スピロピラン色素、フルギド色素、ペリレン色素、フタロペリレン色素、インジゴ色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、ポルフィリン色素、アザポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、縮環芳香族系色素、スチレン系色素、メタロセン色素、金属錯体色素、フェニレンビニレン色素、またはスチルバゾリウム色素が好ましく、より好ましくは、シアニン色素、ヘミシアニン色素、ストレプトシアニン色素、スチリル色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、3核メロシアニン色素、4核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アズレニウム色素、クマリン色素、ケトクマリン色素、スチリルクマリン色素、ピラン色素、アントラキノン色素、キノン色素、トリフェニルメタン色素、ジフェニルメタン色素、チオキサンテン色素、フェノチアジン色素、フェノキサジン色素、フェナジン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、ペリレン色素、フタロペリレン色素、インジゴ色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、ポルフィリン色素、アザポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、縮環芳香族系色素、スチレン系色素、メタロセン色素、金属錯体色素、またはスチルバゾリウム色素であり、さらに好ましくはシアニン色素、ヘミシアニン色素、ストレプトシアニン色素、スチリル色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、3核メロシアニン色素、4核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アズレニウム色素、ケトクマリン色素、スチリルクマリン色素、ピラン色素、アントラキノン色素、キノン色素、トリフェニルメタン色素、ジフェニルメタン色素、チオキサンテン色素、フェノチアジン色素、フェノキサジン色素、フェナジン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、インジゴ色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、アザポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、縮環芳香族系色素、メタロセン色素、または金属錯体色素であり、さらに好ましくはシアニン色素、ヘミシアニン色素、ストレプトシアニン色素、スチリル色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、スクアリウム色素、ケトクマリン色素、スチリルクマリン色素、ピラン色素、チオキサンテン色素、フェノチアジン色素、フェノキサジン色素、フェナジン色素、アゾ色素、ポリエン色素、アザポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、または金属錯体色素であり、さらに好ましくはシアニン色素、メロシアニン色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、スクアリウム色素、アゾ色素、またはフタロシアニン色素であり、さらに好ましくはシアニン色素、メロシアニン色素、またはオキソノール色素であり、最も好ましくはシアニン色素である。
The non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention is more preferably a dye. In addition, a pigment | dye here is a general term with respect to the compound which has a part of absorption in visible region (400-700 nm) or near-infrared region (700-2000 nm).
Any dye may be used in the present invention. For example, cyanine dye, hemicyanine dye, streptocyanine dye, styryl dye, pyrylium dye, merocyanine dye, trinuclear merocyanine dye, tetranuclear merocyanine dye, rhodacyanine dye, complex cyanine dye, Complex merocyanine dye, allopolar dye, arylidene dye, oxonol dye, hemioxonol dye, squalium dye, croconium dye, azurenium dye, coumarin dye, ketocoumarin dye, styrylcoumarin dye, pyran dye, anthraquinone dye, quinone dye, triphenylmethane dye , Diphenylmethane dye, xanthene dye, thioxanthene dye, phenothiazine dye, phenoxazine dye, phenazine dye, azo dye, azo dye Dye, fluorenone dye, diarylethene dye, spiropyran dye, fulgide dye, perylene dye, phthaloperylene dye, indigo dye, polyene dye, acridine dye, diphenylamine dye, quinacridone dye, quinophthalone dye, porphyrin dye, azaporphyrin dye, chlorophyll Dyes, phthalocyanine dyes, condensed aromatic dyes, styrenic dyes, metallocene dyes, metal complex dyes, phenylene vinylene dyes, or stilbazolium dyes are preferred, more preferably cyanine dyes, hemicyanine dyes, streptocyanine dyes, styryl dyes, Pyrylium dye, merocyanine dye, trinuclear merocyanine dye, tetranuclear merocyanine dye, rhodacyanine dye, complex cyanine dye, complex dye Cyanine dyes, allopolar dyes, arylidene dyes, oxonol dyes, hemioxonol dyes, squalium dyes, croconium dyes, azurenium dyes, coumarin dyes, ketocoumarin dyes, styrylcoumarin dyes, pyran dyes, anthraquinone dyes, quinone dyes, triphenylmethane dyes, Diphenylmethane dye, thioxanthene dye, phenothiazine dye, phenoxazine dye, phenazine dye, azo dye, azomethine dye, perylene dye, phthaloperylene dye, indigo dye, polyene dye, acridine dye, acridinone dye, diphenylamine dye, quinacridone dye, quinophthalone dye, Porphyrin dye, azaporphyrin dye, chlorophyll dye, phthalocyanine dye, condensed aromatic dye, styrenic dye, metallocene A dye, a metal complex dye, or a stilbazolium dye, and more preferably a cyanine dye, hemicyanine dye, streptocyanine dye, styryl dye, pyrylium dye, merocyanine dye, trinuclear merocyanine dye, tetranuclear merocyanine dye, rhodacyanine dye, complex cyanine dye , Complex merocyanine dye, allopolar dye, arylidene dye, oxonol dye, hemioxonol dye, squalium dye, croconium dye, azurenium dye, ketocoumarin dye, styrylcoumarin dye, pyran dye, anthraquinone dye, quinone dye, triphenylmethane dye, diphenylmethane Dye, thioxanthene dye, phenothiazine dye, phenoxazine dye, phenazine dye, azo dye, azomethine dye, indigo Element, polyene dye, acridine dye, acridinone dye, diphenylamine dye, quinacridone dye, quinophthalone dye, azaporphyrin dye, chlorophyll dye, phthalocyanine dye, condensed aromatic dye, metallocene dye, or metal complex dye, more preferably Cyanine dye, hemicyanine dye, streptocyanine dye, styryl dye, pyrylium dye, merocyanine dye, arylidene dye, oxonol dye, squalium dye, ketocoumarin dye, styrylcoumarin dye, pyran dye, thioxanthene dye, phenothiazine dye, phenoxazine dye, phenazine A dye, an azo dye, a polyene dye, an azaporphyrin dye, a chlorophyll dye, a phthalocyanine dye, or a metal complex dye, more preferably cyanide dye. Dyes and merocyanine dyes, arylidene dyes, oxonol dyes, squarylium dyes, azo dyes or phthalocyanine dyes, still more preferred are cyanine dyes, merocyanine dyes or oxonol dyes, and most preferably a cyanine dye.

これらの色素の詳細については、エフ・エム・ハーマー(F.M.Harmer)著「ヘテロサイクリック・コンパウンズーシアニンダイズ・アンド・リレィティド・コンパウンズ(Heterocyclic Compounds−Cyanine Dyes and Related Compounds)」、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ(John Wiley & Sons)社ーニューヨーク、ロンドン、1964年刊、デー・エム・スターマー(D.M.Sturmer)著「ヘテロサイクリック・コンパウンズースペシャル・トピックス・イン・ヘテロサイクリック・ケミストリー(Heterocyclic Compounds−Special topics in heterocyclic chemistry)」、第18章、第14節、第482から515頁、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ(John Wiley & Sons) 社−ニューヨーク、ロンドン、1977年刊、「ロッズ・ケミストリー・オブ・カーボン・コンパウンズ(Rodd’s Chemistry of Carbon Compounds)」2nd.Ed.vol.IV,partB,1977刊、第15章、第369から422頁、エルセビア・サイエンス・パブリック・カンパニー・インク(Elsevier Science Publishing Company Inc.)社刊、ニューヨーク、などに記載されている。   For more information on these dyes, see F.M. Harmer, “Heterocyclic Compounds-Cyanine Dies and Related Compounds”, John. John Wiley & Sons-New York, London, 1964, by DM Sturmer, “Heterocyclic Compounds in Special Topics in Heterocyclics” Chemistry (Heterocyclic Compounds-Special topics in heterochemical chemistry) , Chapter 14, Section 14, 482-515, John Wiley & Sons-New York, London, 1977, "Rods Chemistry of Carbon Compounds (Rodd ' s Chemistry of Carbon Compounds) "2nd. Ed. vol. IV, part B, 1977, Chapter 15, pages 369-422, published by Elsevier Science Publishing Company Inc., New York, and the like.

シアニン色素、メロシアニン色素またはオキソノール色素の具体例としては、F.M.Harmer著、Heterocyclic Compounds−Cyanine Dyes and Related Compounds、John&Wiley&Sons、New York、London、1964年刊に記載のものが挙げられる。   Specific examples of the cyanine dye, merocyanine dye, or oxonol dye include F.I. M.M. As described by Harmer, Heterocyclic Compounds-Cyanine Dies and Related Compounds, John & Wiley & Sons, New York, London, 1964.

シアニン色素、メロシアニン色素の一般式は、米国特許第5,340,694号第21及び22頁の(XI)、(XII)に示されているもの(ただしn12、n15の数は限定せず、0以上の整数(好ましくは0〜4の整数)とする)が好ましい。   The general formulas of cyanine dye and merocyanine dye are those shown in (XI) and (XII) on pages 21 and 22 of US Pat. No. 5,340,694 (however, the numbers of n12 and n15 are not limited, An integer of 0 or more (preferably an integer of 0 to 4) is preferable.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物がシアニン色素の時、好ましくは一般式(3)にて表わされる。   When the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention is a cyanine dye, it is preferably represented by the general formula (3).

Figure 2005029726
Figure 2005029726

一般式(3)中、Za1(本明細書等中において、化学式中の上付き数字及び下付き数字は全て全角で表示することにする。例えば「1」、「1」は「1」で表示)及びZa2はそれぞれ5員または6員の含窒素複素環を形成する原子群を表わす。形成される5員または6員の含窒素複素環として好ましくは炭素原子数(以下C数という)3〜25のオキサゾール核(例えば、2−3−メチルオキサゾリル、2−3−エチルオキサゾリル、2−3,4−ジエチルオキサゾリル、2−3−メチルベンゾオキサゾリル、2−3−エチルベンゾオキサゾリル、2−3−スルホエチルベンゾオキサゾリル、2−3−スルホプロピルベンゾオキサゾリル、2−3−メチルチオエチルベンゾオキサゾリル、2−3−メトキシエチルベンゾオキサゾリル、2−3−スルホブチルベンゾオキサゾリル、2−3−メチル−β−ナフトオキサゾリル、2−3−メチル−α−ナフトオキサゾリル、2−3−スルホプロピル−β−ナフトオキサゾリル、2−3−スルホプロピル−β−ナフトオキサゾリル、2−3−(3−ナフトキシエチル)ベンゾオキサゾリル、2−3,5−ジメチルベンゾオキサゾリル、2−6−クロロ−3−メチルベンゾオキサゾリル、2−5−ブロモ−3−メチルベンゾオキサゾリル、2−3−エチル−5−メトキシベンゾオキサゾリル、2−5−フェニル−3−スルホプロピルベンゾオキサゾリル、2−5−(4−ブロモフェニル)−3−スルホブチルベンゾオキサゾリル、2−3−ジメチル−5,6−ジメチルチオベンゾオキサゾリル)、C数3〜25のチアゾール核(例えば、2−3−メチルチアゾリル、2−3−エチルチアゾリル、2−3−スルホプロピルチアゾリル、2−3−スルホブチルチアゾリル、2−3,4−ジメチルチアゾリル、2−3,4,4−トリメチルチアゾリル、2−3−カルボキシエチルチアゾリル、2−3−メチルベンゾチアゾリル、2−3−エチルベンゾチアゾリル、2−3−ブチルベンゾチアゾリル、2−3−スルホプロピルベンゾチアゾリル、2−3−スルホブチルベンゾチアゾリル、2−3−メチル−β−ナフトチアゾリル、2−3−スルホプロピル−γ−ナフトチアゾリル、2−3−(1−ナフトキシエチル)ベンゾチアゾリル、2−3,5−ジメチルベンゾチアゾリル、2−6−クロロ−3−メチルベンゾチアゾリル、2−6−ヨード−3−エチルベンゾチアゾリル、2−5−ブロモ−3−メチルベンゾチアゾリル、2−3−エチル−5−メトキシベンゾチアゾリル、2−5−フェニル−3−スルホプロピルベンゾチアゾリル、2−5−(4−ブロモフェニル)−3−スルホブチルベンゾチアゾリル、2−3−ジメチル−5,6−ジメチルチオベンゾチアゾリルなどが挙げられる)、C数3〜25のイミダゾール核(例えば、2−1,3−ジエチルイミダゾリル、2−1,3−ジメチルイミダゾリル、2−1−メチルベンゾイミダゾリル、2−1,3,4−トリエチルイミダゾリル、2−1,3−ジエチルベンゾイミダゾリル、2−1,3,5−トリメチルベンゾイミダゾリル、2−6−クロロ−1,3−ジメチルベンゾイミダゾリル、2−5,6−ジクロロ−1,3−ジエチルベンゾイミダゾリル、2−1,3−ジスルホプロピル−5−シアノ−6−クロロベンゾイミダゾリルなどが挙げられる)、C数10〜30のインドレニン核(例えば、3,3−ジメチルインドレニン)、C数9〜25のキノリン核(例えば、2−1−メチルキノリル、2−1−エチルキノリル、2−1−メチル6−クロロキノリル、2−1,3−ジエチルキノリル、2−1−メチル−6−メチルチオキノリル、2−1−スルホプロピルキノリル、4−1−メチルキノリル、4−1−スルホエチルキノリル、4−1−メチル−7−クロロキノリル、4−1,8−ジエチルキノリル、4−1−メチル−6−メチルチオキノリル、4−1−スルホプロピルキノリルなどが挙げられる)、C数3〜25のセレナゾール核(例えば、2−3−メチルベンゾセレナゾリルなどが挙げられる)、C数5〜25のピリジン核(例えば、2−ピリジルなどが挙げられる)などが挙げられ、さらに他にチアゾリン核、オキサゾリン核、セレナゾリン核、テルラゾリン核、テルラゾール核、ベンゾテルラゾール核、イミダゾリン核、イミダゾ[4,5−キノキザリン]核、オキサジアゾール核、チアジアゾール核、テトラゾール核、またはピリミジン核を挙げることができる。 In general formula (3), Za1 (in this specification, etc., all superscripts and subscripts in chemical formulas are displayed in full-width. For example, “ 1 ” and “ 1 ” are displayed as “1”. ) And Za2 each represents an atomic group forming a 5-membered or 6-membered nitrogen-containing heterocycle. The 5-membered or 6-membered nitrogen-containing heterocycle formed is preferably an oxazole nucleus having 3 to 25 carbon atoms (hereinafter referred to as C number) (for example, 2-3-methyloxazolyl, 2-3-ethyloxazolyl). , 2-3,4-diethyloxazolyl, 2-3-methylbenzoxazolyl, 2-3-ethylbenzoxazolyl, 2-3-sulfoethylbenzoxazolyl, 2-3-sulfopropyl Benzoxazolyl, 2-3-methylthioethylbenzoxazolyl, 2-3-methoxyethylbenzoxazolyl, 2-3-sulfobutylbenzoxazolyl, 2-3-methyl-β-naphthoxazolyl 2-3-methyl-α-naphthoxazolyl, 2-3-sulfopropyl-β-naphthoxazolyl, 2-3-sulfopropyl-β-naphthoxazolyl, 2-3- ( -Naphthoxyethyl) benzoxazolyl, 2-3,5-dimethylbenzoxazolyl, 2-6-chloro-3-methylbenzoxazolyl, 2-5-bromo-3-methylbenzoxazolyl, 2- 3-ethyl-5-methoxybenzoxazolyl, 2-5-phenyl-3-sulfopropylbenzoxazolyl, 2-5- (4-bromophenyl) -3-sulfobutylbenzoxazolyl, 2-3 -Dimethyl-5,6-dimethylthiobenzoxazolyl), thiazole nuclei having 3 to 25 carbon atoms (for example, 2-methylthiazolyl, 2-3-ethylthiazolyl, 2-3-sulfopropylthiazolyl, 2- 3-sulfobutylthiazolyl, 2-3,4-dimethylthiazolyl, 2-3,4,4-trimethylthiazolyl, 2-3-carboxyethylthiazolyl, 2 -3-methylbenzothiazolyl, 2-3-ethylbenzothiazolyl, 2-3-butylbenzothiazolyl, 2-3-sulfopropylbenzothiazolyl, 2-3-sulfobutylbenzothiazolyl , 2-3-methyl-β-naphthothiazolyl, 2-3-sulfopropyl-γ-naphthothiazolyl, 2-3- (1-naphthoxyethyl) benzothiazolyl, 2-3,5-dimethylbenzothiazolyl, 2-6-chloro -3-methylbenzothiazolyl, 2-6-iodo-3-ethylbenzothiazolyl, 2-5-bromo-3-methylbenzothiazolyl, 2-3-ethyl-5-methoxybenzothiazolyl 2-5-phenyl-3-sulfopropylbenzothiazolyl, 2-5- (4-bromophenyl) -3-sulfobutylbenzothiazolyl, 2-3-dimethyl-5,6- Dimethylthiobenzothiazolyl), imidazole nucleus having 3 to 25 carbon atoms (for example, 2-1,3-diethylimidazolyl, 2-1,3-dimethylimidazolyl, 2-1-methylbenzimidazolyl, 2- 1,3,4-triethylimidazolyl, 2-1,3-diethylbenzimidazolyl, 2-1,3,5-trimethylbenzimidazolyl, 2-6-chloro-1,3-dimethylbenzimidazolyl, 2-5,6-dichloro- 1,3-diethylbenzimidazolyl, 2-1,3-disulfopropyl-5-cyano-6-chlorobenzimidazolyl, etc.), C10-30 indolenine nucleus (for example, 3,3-dimethylindolenine) ), A quinoline nucleus having 9 to 25 carbon atoms (for example, 2-1-methylquinolyl, 2-1-ethylquinolyl) 2-1-methyl 6-chloroquinolyl, 2-1,3-diethylquinolyl, 2-1-methyl-6-methylthioquinolyl, 2-1-sulfopropylquinolyl, 4-1-methylquinolyl, 4-1 And sulfoethylquinolyl, 4-1-methyl-7-chloroquinolyl, 4-1,8-diethylquinolyl, 4-1-methyl-6-methylthioquinolyl, 4-1-sulfopropylquinolyl, etc.) , A C 3-25 selenazole nucleus (for example, 2-3methylbenzoselenazolyl etc.), a C 5-25 pyridine nucleus (for example, 2-pyridyl etc.) and the like can be mentioned. In addition, thiazoline nucleus, oxazoline nucleus, selenazoline nucleus, tellurazoline nucleus, tellurazole nucleus, benzotelrazole nucleus, imidazoline nucleus, imidazo [4,5-quino Zarin] nucleus, an oxadiazole nucleus, a thiadiazole nucleus, mention may be made of a tetrazole nucleus or a pyrimidine nucleus.

これらは置換されても良く、置換基として好ましくは例えば、アルキル基(好ましくはC数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アルケニル基(好ましくはC数2〜20、例えば、ビニル、アリル、2−ブテニル、1,3−ブタジエニル)、シクロアルキル基(好ましくはC数3〜20、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル)、アリール基(好ましくはC数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくはC数1〜20、例えば、ピリジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ)、アルキニル基(好ましくはC数2〜20、例えば、エチニル、2−プロピニル、1,3−ブタジイニル、2−フェニルエチニル)、ハロゲン原子(例えば、F、Cl、Br、I)、アミノ基(好ましくはC数0〜20、例えば、アミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジブチルアミノ、アニリノ)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、カルボキシル基、スルホ基、ホスホン酸基、アシル基(好ましくはC数1〜20、例えば、アセチル、ベンゾイル、サリチロイル、ピバロイル)、アルコキシ基(好ましくはC数1〜20、例えば、メトキシ、ブトキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ基(好ましくはC数6〜26、例えば、フェノキシ、1−ナフトキシ)、アルキルチオ基(好ましくはC数1〜20、例えば、メチルチオ、エチルチオ)、アリールチオ基(好ましくはC数6〜20、例えば、フェニルチオ、4−クロロフェニルチオ)、アルキルスルホニル基(好ましくはC数1〜20、例えば、メタンスルホニル、ブタンスルホニル)、アリールスルホニル基(好ましくはC数6〜20、例えば、ベンゼンスルホニル、パラトルエンンスルホニル)、スルファモイル基(好ましくはC数0〜20、例えばスルファモイル、N−メチルスルファモイル、N−フェニルスルファモイル)、カルバモイル基(好ましくはC数1〜20、例えば、カルバモイル、N−メチルカルバモイル、N、N−ジメチルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル)、アシルアミノ基(好ましくはC数1〜20、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノ)、イミノ基(好ましくはC数2〜20、例えばフタルイミノ)、アシルオキシ基(好ましくはC数1〜20、例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ)、アルコキシカルボニル基(好ましくはC数2〜20、例えば、メトキシカルボニル、フェノキシカルボニル)、カルバモイルアミノ基(好ましくはC数1〜20、例えばカルバモイルアミノ、N−メチルカルバモイルアミノ、N−フェニルカルバモイルアミノ)、であり、より好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、シアノ基、カルボキシル基、スルホ基、アルコキシ基、スルファモイル基、カルバモイル基、またはアルコキシカルボニル基である。   These may be substituted, and the substituent is preferably, for example, an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, benzyl, 3- Sulfopropyl, 4-sulfobutyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), alkenyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, such as vinyl, allyl, 2-butenyl, 1,3-butadienyl), cycloalkyl group (preferably C 3-20, for example cyclopentyl, cyclohexyl), aryl groups (preferably C 6-20, for example phenyl, 2-chlorophenyl, 4-methoxyphenyl, 3-methylphenyl, 1-naphthyl), heterocyclic groups ( Preferably C number 1-20, for example pyridyl, thienyl, furyl, thiazolyl, imida Lyl, pyrazolyl, pyrrolidino, piperidino, morpholino), alkynyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, such as ethynyl, 2-propynyl, 1,3-butadiynyl, 2-phenylethynyl), halogen atom (for example, F, Cl Br, I), amino group (preferably C 0-20, for example, amino, dimethylamino, diethylamino, dibutylamino, anilino), cyano group, nitro group, hydroxyl group, mercapto group, carboxyl group, sulfo group, Phosphonic acid group, acyl group (preferably C 1-20, such as acetyl, benzoyl, salicyloyl, pivaloyl), alkoxy group (preferably C 1-20, such as methoxy, butoxy, cyclohexyloxy), aryloxy group (Preferably C number 6-26, for example, phenoxy, 1 Naphthoxy), alkylthio group (preferably C number 1-20, for example, methylthio, ethylthio), arylthio group (preferably C number 6-20, for example, phenylthio, 4-chlorophenylthio), alkylsulfonyl group (preferably C number) 1-20, such as methanesulfonyl, butanesulfonyl), arylsulfonyl groups (preferably C number 6-20, such as benzenesulfonyl, paratoluenesulfonyl), sulfamoyl groups (preferably C number 0-20, such as sulfamoyl, N-methylsulfamoyl, N-phenylsulfamoyl), carbamoyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, carbamoyl, N-methylcarbamoyl, N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl), acylamino group (Preferably C number 1 -20, such as acetylamino, benzoylamino), imino group (preferably C 2-20, such as phthalimino), acyloxy group (preferably C 1-20, such as acetyloxy, benzoyloxy), alkoxycarbonyl group (preferably Is C 2-20, such as methoxycarbonyl, phenoxycarbonyl), carbamoylamino group (preferably C 1-20, such as carbamoylamino, N-methylcarbamoylamino, N-phenylcarbamoylamino), more preferably Is an alkyl group, aryl group, heterocyclic group, halogen atom, cyano group, carboxyl group, sulfo group, alkoxy group, sulfamoyl group, carbamoyl group, or alkoxycarbonyl group.

これらの複素環はさらに縮環されていてもよい。縮環する環として好ましくはベンゼン環、ベンゾフラン環、ピリジン環、ピロール環、インドール環、チオフェン環等が挙げられる。   These heterocycles may be further condensed. Preferred examples of the condensed ring include a benzene ring, a benzofuran ring, a pyridine ring, a pyrrole ring, an indole ring, and a thiophene ring.

Za1及びZa2により形成される5員または6員の含窒素複素環としてより好ま
しくは、オキサゾール核、イミダゾール核、チアゾール核、インドレニン環であり、さらに好ましくはオキサゾール核、イミダゾール核、インドレニン環であり、最も好ましくはオキサゾール核である。
More preferably, the 5-membered or 6-membered nitrogen-containing heterocycle formed by Za1 and Za2 is an oxazole nucleus, an imidazole nucleus, a thiazole nucleus, an indolenine ring, and more preferably an oxazole nucleus, an imidazole nucleus, or an indolenine ring. And most preferably an oxazole nucleus.

Ra1及びRa2はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくはC数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、3−メチル−3−スルホプロピル、2’−スルホベンジル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アルケニル基(好ましくはC数2〜20、例えば、ビニル、アリル)、アリール基(好ましくはC数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)、またはヘテロ環基(好ましくはC数1〜20、例えば、ピリジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ)であり、より好ましくはアルキル基(好ましくはC数1〜6のアルキル基)またはスルホアルキル基(好ましくは3−スルホプロピル、4−スルホブチル、3−メチル−3−スルホプロピル、2’−スルホベンジル)である。   Ra1 and Ra2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, benzyl, 3-sulfopropyl, 4 -Sulfobutyl, 3-methyl-3-sulfopropyl, 2'-sulfobenzyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), alkenyl group (preferably C2-20, for example, vinyl, allyl), aryl group (preferably C number 6-20, for example, phenyl, 2-chlorophenyl, 4-methoxyphenyl, 3-methylphenyl, 1-naphthyl) or a heterocyclic group (preferably C number 1-20, for example pyridyl, thienyl, furyl, Thiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, pyrrolidino, piperidino, morpholino) and more preferred Properly is an alkyl group (preferably an alkyl group having a C number of 1 to 6) or a sulfoalkyl group (preferably 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, 3-methyl-3-sulfopropyl, 2'-sulfobenzyl).

Ma1〜Ma7はそれぞれメチン基を表わし、置換基を有していても良く(好ましい置換基の例はZa1及びZa2上の置換基の例と同じ)、置換基として好ましくはアルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アルコキシ基、アリール基、ニトロ基、ヘテロ環基、アリールオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、スルホ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルキルチオ基、シアノ基などが挙げられ、置換基としてより好ましくはアルキル基である。
Ma1〜Ma7は無置換メチン基またはアルキル基(好ましくはC数1〜6)置換メチン基であることが好ましく、より好ましくは無置換、エチル基置換、メチル基置換のメチン基である。
Ma1〜Ma7は互いに連結して環を形成しても良く、形成する環として好ましくはシクロヘキセン環、シクロペンテン環、ベンゼン環、チオフェン環等が挙げられる。
Ma1 to Ma7 each represents a methine group and may have a substituent (examples of preferred substituents are the same as the examples of substituents on Za1 and Za2), and the substituents are preferably alkyl groups, halogen atoms, A nitro group, an alkoxy group, an aryl group, a nitro group, a heterocyclic group, an aryloxy group, an acylamino group, a carbamoyl group, a sulfo group, a hydroxy group, a carboxy group, an alkylthio group, a cyano group and the like are preferable, and a substituent is more preferable. Is an alkyl group.
Ma1 to Ma7 are preferably an unsubstituted methine group or an alkyl group (preferably having a C number of 1 to 6) substituted methine group, and more preferably an unsubstituted, ethyl group-substituted, or methyl group-substituted methine group.
Ma1 to Ma7 may be linked to each other to form a ring, and preferred examples of the ring formed include a cyclohexene ring, a cyclopentene ring, a benzene ring, and a thiophene ring.

na1及びna2は0または1であり、好ましくは共に0である。   na1 and na2 are 0 or 1, preferably both 0.

ka1は0〜3の整数を表わし、より好ましくはka1は1〜3を表し、さらに好ましくはka1は1または2を表す。
ka1が2以上の時、複数のMa3、Ma4は同じでも異なってもよい。
ka1 represents an integer of 0 to 3, more preferably ka1 represents 1 to 3, and further preferably ka1 represents 1 or 2.
When ka1 is 2 or more, the plurality of Ma3 and Ma4 may be the same or different.

CIは電荷を中和するイオンを表わし、yは電荷の中和に必要な数を表わす。   CI represents an ion for neutralizing the electric charge, and y represents a number necessary for neutralizing the electric charge.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物がメロシアニン色素の時、好ましくは一般式(4)で表わされる。   When the nonresonant multiphoton absorption compound of the present invention is a merocyanine dye, it is preferably represented by the general formula (4).

Figure 2005029726
Figure 2005029726

一般式(4)中、Za3は5員または6員の含窒素複素環を形成する原子群を表わし(好ましい例はZa1、Za2と同じ)、これらは置換されても良く(好ましい置換基の例はZa1、Za2上の置換基の例と同じ)、これらの複素環はさらに縮環されていてもよい。   In the general formula (4), Za3 represents an atomic group forming a 5-membered or 6-membered nitrogen-containing heterocycle (preferred examples are the same as Za1 and Za2), and these may be substituted (examples of preferred substituents). Are the same as the examples of the substituents on Za1 and Za2, and these heterocyclic rings may be further condensed.

Za3により形成される5員または6員の含窒素複素環としてより好ましくは、オキサゾール核、イミダゾール核、チアゾール核、またはインドレニン環であり、さらに好ましくはオキサゾール核、またはインドレニン環である。   The 5-membered or 6-membered nitrogen-containing heterocyclic ring formed by Za3 is more preferably an oxazole nucleus, an imidazole nucleus, a thiazole nucleus, or an indolenine ring, and more preferably an oxazole nucleus or an indolenine ring.

Za4は5員または6員環を形成する原子群を表わす。Za4から形成される環は一般に酸性核と呼ばれる部分であり、James 編、The Theory of the Photographic Process、第4版、マクミラン社、1977年、第198頁により定義される。Za4として好ましくは、2−ピラゾロン−5−オン、ピラゾリジン−3,5−ジオン、イミダゾリン−5−オン、ヒダントイン、2または4−チオヒダントイン、2−イミノオキサゾリジン−4−オン、2−オキサゾリン−5−オン、2−チオオキサゾリン−2,4−ジオン、イソローダニン、ローダニン、インダン−1,3−ジオン、チオフェン−3−オン、チオフェン−3−オン−1,1−ジオキシド、インドリン−2−オン、インドリン−3−オン、2−オキソインダゾリウム、5,7−ジオキソ−6,7−ジヒドロチアゾロ〔3,2−a 〕ピリミジン、3,4−ジヒドロイソキノリン−4−オン、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン、バルビツール酸、2−チオバルビツール酸、クマリンー2,4−ジオン、インダゾリン−2−オン、ピリド[1,2−a]ピリミジン−1,3−ジオン、ピラゾロ〔1,5−b〕キナゾロン、ピラゾロピリドンなどの核が挙げられる。
Za4から形成される環としてより好ましくは、2−ピラゾロン−5−オン、ピラゾリジン−3,5−ジオン、ローダニン、インダン−1,3−ジオン、チオフェン−3−オン、チオフェン−3−オン−1,1−ジオキシド、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン、バルビツール酸、2−チオバルビツール酸、クマリンー2,4−ジオンであり、さらに好ましくは、ピラゾリジン−3,5−ジオン、インダン−1,3−ジオン、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン、バルビツール酸、または2−チオバルビツール酸であり、最も好ましくはピラゾリジン−3,5−ジオン、バルビツール酸、または2−チオバルビツール酸である。
Za4 represents an atomic group forming a 5-membered or 6-membered ring. The ring formed from Za4 is a part generally called an acidic nucleus, and is defined by James ed., The Theory of the Photographic Process, 4th edition, Macmillan, 1977, p. 198. As Za4, 2-pyrazolone-5-one, pyrazolidine-3,5-dione, imidazolin-5-one, hydantoin, 2 or 4-thiohydantoin, 2-iminooxazolidine-4-one, 2-oxazoline-5 -One, 2-thiooxazoline-2,4-dione, isorhodanine, rhodanine, indan-1,3-dione, thiophen-3-one, thiophen-3-one-1,1-dioxide, indoline-2-one, Indoline-3-one, 2-oxoindazolium, 5,7-dioxo-6,7-dihydrothiazolo [3,2-a] pyrimidine, 3,4-dihydroisoquinolin-4-one, 1,3- Dioxane-4,6-dione, barbituric acid, 2-thiobarbituric acid, coumarin-2,4-dione, indazoline-2- Examples include nuclei such as on, pyrido [1,2-a] pyrimidine-1,3-dione, pyrazolo [1,5-b] quinazolone, pyrazolopyridone.
More preferably, the ring formed from Za4 is 2-pyrazolone-5-one, pyrazolidine-3,5-dione, rhodanine, indan-1,3-dione, thiophen-3-one, thiophen-3-one-1. , 1-dioxide, 1,3-dioxane-4,6-dione, barbituric acid, 2-thiobarbituric acid, coumarin-2,4-dione, more preferably pyrazolidine-3,5-dione, indane 1,3-dione, 1,3-dioxane-4,6-dione, barbituric acid, or 2-thiobarbituric acid, most preferably pyrazolidine-3,5-dione, barbituric acid, or 2 -Thiobarbituric acid.

Za4から形成される環は置換されても良く、(好ましい置換基の例はZa3上の置換基の例と同じ)置換基としてより好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、シアノ基、カルボキシル基、スルホ基、アルコキシ基、スルファモイル基、カルバモイル基、またはアルコキシカルボニル基である。   The ring formed from Za4 may be substituted (preferred examples of the substituent are the same as the examples of the substituent on Za3). More preferably, the substituent is preferably an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a halogen atom, A cyano group, a carboxyl group, a sulfo group, an alkoxy group, a sulfamoyl group, a carbamoyl group, or an alkoxycarbonyl group.

これらの複素環はさらに縮環されていてもよい。縮環する環として好ましくはベンゼン環、ベンゾフラン環、ピリジン環、ピロール環、インドール環、チオフェン環等が挙げられる。   These heterocycles may be further condensed. Preferred examples of the condensed ring include a benzene ring, a benzofuran ring, a pyridine ring, a pyrrole ring, an indole ring, and a thiophene ring.

Ra3はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、またはヘテロ環基であり(以上好ましい例はRa1、Ra2と同じ)、より好ましくはアルキル基(好ましくはC数1〜6のアルキル基)またはスルホアルキル基(好ましくは3−スルホプロピル、4−スルホブチル、3−メチル−3−スルホプロピル、2’−スルホベンジル)である。   Each of Ra3 is independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a heterocyclic group (preferred examples are the same as Ra1 and Ra2), more preferably an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms). Alkyl group) or a sulfoalkyl group (preferably 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, 3-methyl-3-sulfopropyl, 2′-sulfobenzyl).

Ma8〜Ma11はそれぞれメチン基を表わし、置換基を有していても良く(好ましい置換基の例はZa1及びZa2上の置換基の例と同じ)、置換基として好ましくはアルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アルコキシ基、アリール基、ニトロ基、ヘテロ環基、アリールオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、スルホ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルキルチオ基、シアノ基などが挙げられ、置換基としてより好ましくはアルキル基である。
Ma8〜Ma11は無置換メチン基またはアルキル基(好ましくはC数1〜6)置換メチン基であることが好ましく、より好ましくは無置換、エチル基置換、メチル基置換のメチン基である。
Ma8〜Ma11は互いに連結して環を形成しても良く、形成する環として好ましくはシクロヘキセン環、シクロペンテン環、ベンゼン環、チオフェン環等が挙げられる。
Ma8 to Ma11 each represents a methine group and may have a substituent (examples of preferred substituents are the same as those of the substituents on Za1 and Za2), and the substituents are preferably alkyl groups, halogen atoms, A nitro group, an alkoxy group, an aryl group, a nitro group, a heterocyclic group, an aryloxy group, an acylamino group, a carbamoyl group, a sulfo group, a hydroxy group, a carboxy group, an alkylthio group, a cyano group and the like are preferable, and a substituent is more preferable. Is an alkyl group.
Ma8 to Ma11 are preferably unsubstituted methine groups or alkyl groups (preferably having a C number of 1 to 6) substituted methine groups, more preferably unsubstituted, ethyl group-substituted, or methyl group-substituted methine groups.
Ma8 to Ma11 may be linked to each other to form a ring, and preferred examples of the ring formed include a cyclohexene ring, a cyclopentene ring, a benzene ring, and a thiophene ring.

na3は0または1であり、好ましくは0である。   na3 is 0 or 1, preferably 0.

ka2は0〜8の整数を表わし、好ましくは0〜4の整数を表し、より好ましくは2〜4の整数を表す。
ka2が2以上の時、複数のMa10、Ma11は同じでも異なってもよい。
ka2 represents an integer of 0 to 8, preferably an integer of 0 to 4, more preferably an integer of 2 to 4.
When ka2 is 2 or more, the plurality of Ma10 and Ma11 may be the same or different.

CIは電荷を中和するイオンを表わし、yは電荷の中和に必要な数を表わす。   CI represents an ion for neutralizing the electric charge, and y represents a number necessary for neutralizing the electric charge.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物がオキソノール色素の時、好ましくは一般式(5)で表わされる。   When the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention is an oxonol dye, it is preferably represented by the general formula (5).

Figure 2005029726
Figure 2005029726

一般式(5)中、Za5及びZa6は各々5員または6員環を形成する原子群を表わし(好ましい例はZa4と同じ)、これらは置換されても良く(好ましい置換基の例はZa4上の置換基の例と同じ)、これらの複素環はさらに縮環されていてもよい。
Za5及びZa6から形成される環としてより好ましくは、2−ピラゾロン−5−オン、ピラゾリジン−3,5−ジオン、ローダニン、インダン−1,3−ジオン、チオフェン−3−オン、チオフェン−3−オン−1,1−ジオキシド、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン、バルビツール酸、2−チオバルビツール酸、またはクマリンー2,4−ジオンであり、さらに好ましくはバルビツール酸、または2−チオバルビツール酸であり、最も好ましくはバルビツール酸である。
In the general formula (5), Za5 and Za6 each represent a group of atoms forming a 5-membered or 6-membered ring (preferred examples are the same as Za4), and these may be substituted (examples of preferred substituents are the same as those on Za4). These heterocyclic rings may be further condensed.
More preferably as a ring formed from Za5 and Za6, 2-pyrazolone-5-one, pyrazolidine-3,5-dione, rhodanine, indan-1,3-dione, thiophen-3-one, thiophen-3-one -1,1-dioxide, 1,3-dioxane-4,6-dione, barbituric acid, 2-thiobarbituric acid, or coumarin-2,4-dione, more preferably barbituric acid, or 2- Thiobarbituric acid, most preferably barbituric acid.

Ma12〜Ma14は各々メチン基を表わし、置換基を有していても良く、(好ましい置換基の例はZa5及びZa6上の置換基の例と同じ)、置換基として好ましくはアルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アルコキシ基、アリール基、ニトロ基、ヘテロ環基、アリールオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、スルホ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルキルチオ基、シアノ基などが挙げられ、より好ましくはアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環基、カルバモイル基、またはカルボキシ基であり、さらに好ましくはアルキル基、アリール基、またはヘテロ環基である。
Ma12〜Ma14は無置換メチン基であることが好ましい。
Ma12〜Ma14は互いに連結して環を形成しても良く、形成する環として好ましくはシクロヘキセン環、シクロペンテン環、ベンゼン環、チオフェン環等が挙げられる。
Ma12 to Ma14 each represent a methine group and may have a substituent (preferred examples of the substituent are the same as the examples of the substituent on Za5 and Za6), and the substituent is preferably an alkyl group or a halogen atom. Nitro group, alkoxy group, aryl group, nitro group, heterocyclic group, aryloxy group, acylamino group, carbamoyl group, sulfo group, hydroxy group, carboxy group, alkylthio group, cyano group, etc., more preferably alkyl Group, a halogen atom, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, a carbamoyl group, or a carboxy group, and more preferably an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group.
Ma12 to Ma14 are preferably unsubstituted methine groups.
Ma12 to Ma14 may be linked to each other to form a ring, and preferred examples of the ring formed include a cyclohexene ring, a cyclopentene ring, a benzene ring, and a thiophene ring.

ka3は0から3までの整数を表わし、好ましくは0から2までの整数を表し、より好ましくは1または2を表し、最も好ましくは2を表す。
ka3が2以上の時、Ma12、Ma13は同じでも異なってもよい。
ka3 represents an integer from 0 to 3, preferably represents an integer from 0 to 2, more preferably represents 1 or 2, and most preferably represents 2.
When ka3 is 2 or more, Ma12 and Ma13 may be the same or different.

CIは電荷を中和するイオンを表わし、yは電荷の中和に必要な数を表わす。   CI represents an ion for neutralizing the electric charge, and y represents a number necessary for neutralizing the electric charge.

また、本発明の化合物は一般式(1)にて表されることも好ましい。   Moreover, it is also preferable that the compound of this invention is represented by General formula (1).

Figure 2005029726
Figure 2005029726

一般式(1)において、R1、R2、R3、R4はそれぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、置換基として好ましくは、アルキル基(好ましくはC数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、3−メチル−3−スルホプロピル、2’−スルホベンジル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アルケニル基(好ましくはC数2〜20、例えば、ビニル、アリル)、シクロアルキル基(好ましくはC数3〜20、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル)、アリール基(好ましくはC数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)、またはヘテロ環基(好ましくはC数1〜20、例えば、ピリジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ)である。
R1、R2、R3、R4として好ましくは水素原子またはアルキル基である。R1、R2、R3、R4のうちのいくつか(好ましくは2つ)が互いに結合して環を形成してもよい。特に、R1とR3が結合して環を形成することが好ましく、その際カルボニル炭素原子と共に形成する環が6員環または5員環または4員環であることが好ましく、5員環または4員環であることがより好ましく、5員環であることが最も好ましい。
In the general formula (1), R 1, R 2, R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and the substituent is preferably an alkyl group (preferably having a C number of 1 to 20, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, benzyl, 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, 3-methyl-3-sulfopropyl, 2′-sulfobenzyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), alkenyl A group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, such as vinyl, allyl), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms, such as cyclopentyl, cyclohexyl), an aryl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms, such as phenyl, 2-chlorophenyl, 4-methoxyphenyl, 3-methylphenyl, 1-naphthyl), or a heterocyclic group (Preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as pyridyl, thienyl, furyl, thiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, pyrrolidino, piperidino, morpholino).
R1, R2, R3 and R4 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group. Some (preferably two) of R1, R2, R3 and R4 may be bonded to each other to form a ring. In particular, R1 and R3 are preferably bonded to form a ring, and the ring formed with the carbonyl carbon atom is preferably a 6-membered ring, a 5-membered ring or a 4-membered ring, and a 5-membered ring or 4-membered ring A ring is more preferable, and a 5-membered ring is most preferable.

一般式(1)において、nおよびmはそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、好ましくは1〜4の整数を表す。ただし、n、m同時に0となることはない。
nおよびmが2以上の場合、複数個のR1、R2、R3およびR4は同一でもそれぞれ異なってもよい。
In General formula (1), n and m represent the integer of 0-4 each independently, Preferably the integer of 1-4 is represented. However, n and m are not 0 simultaneously.
When n and m are 2 or more, a plurality of R1, R2, R3 and R4 may be the same or different.

X1およびX2は独立に、アリール基[好ましくはC数6〜20、好ましくは置換アリール基(例えば置換フェニル基、置換ナフチル基、置換基の例として好ましくはMa1〜Ma7の置換基と同じ)であり、より好ましくはアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、アミノ基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルアミノ基が置換したアリール基を表し、さらに好ましくはアルキル基、アミノ基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アシルアミノ基が置換したアリール基を表し、最も好ましくは4位にジアルキルアミノ基またはジアリールアミノ基が置換したフェニル基を表す。その際複数の置換基が連結して環を形成しても良く、形成する好ましい環としてジュロリジン環が挙げられる。]、ヘテロ環基(好ましくはC数1〜20、好ましくは3〜8員環、より好ましくは5または6員環、例えばピリジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリル、インドリル、カルバゾリル、フェノチアジノ、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ、より好ましくはインドリル、カルバゾリル、ピロリル、フェノチアジノ。ヘテロ環は置換していても良く、好ましい置換基は前記アリール基の際の例と同じ)、または一般式(2)で表される基を表す。   X1 and X2 are independently an aryl group [preferably having 6 to 20 carbon atoms, preferably a substituted aryl group (for example, a substituted phenyl group, a substituted naphthyl group, and preferably the same as the substituents of Ma1 to Ma7 as examples of the substituent). More preferably represents an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a halogen atom, an amino group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an aryl group substituted by an acylamino group, more preferably an alkyl group, an amino group, An aryl group substituted with a hydroxyl group, an alkoxy group, or an acylamino group, and most preferably a phenyl group substituted with a dialkylamino group or a diarylamino group at the 4-position. At that time, a plurality of substituents may be linked to form a ring, and a preferred ring formed includes a julolidine ring. ], A heterocyclic group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, preferably 3 to 8 membered ring, more preferably 5 or 6 membered ring such as pyridyl, thienyl, furyl, thiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, pyrrolyl, indolyl, carbazolyl, Phenothiazino, pyrrolidino, piperidino, morpholino, more preferably indolyl, carbazolyl, pyrrolyl, phenothiazino, the heterocycle may be substituted, and preferred substituents are the same as in the case of the aryl group), or the general formula (2) Represents a group represented by

Figure 2005029726
Figure 2005029726

一般式(2)中、R5は水素原子または置換基(好ましい例はR1〜R4と同じ)を表し、好ましくは水素原子またはアルキル基であり、より好ましくは水素原子である。
R6は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、またはヘテロ環基(これらの置換基の好ましい例はR1〜R4と同じ)を表し、好ましくはアルキル基(好ましくはC数1〜6のアルキル基)である。
In general formula (2), R5 represents a hydrogen atom or a substituent (preferred examples are the same as R1 to R4), preferably a hydrogen atom or an alkyl group, more preferably a hydrogen atom.
R6 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a heterocyclic group (preferable examples of these substituents are the same as R1 to R4), preferably an alkyl group (preferably an alkyl having 1 to 6 carbon atoms). Group).

Z1は5または6員環を形成する原子群を表す。
形成されるヘテロ環として好ましくは、インドレニン環、アザインドレニン環、ピラゾリン環、ベンゾチアゾール環、チアゾール環、チアゾリン環、ベンゾオキサゾール環、オキサゾール環、オキサゾリン環、ベンゾイミダゾール環、イミダゾール環、チアジアゾール環、キノリン環、ピリジン環であり、より好ましくはインドレニン環、アザインドレニン環、ピラゾリン環、ベンゾチアゾール環、チアゾール環、チアゾリン環、ベンゾオキサゾール環、オキサゾール環、オキサゾリン環、ベンゾイミダゾール環、チアジアゾール環、キノリン環であり、最も好ましくは、インドレニン環、アザインドレニン環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、またはベンゾイミダゾール環である。
Z1により形成されるヘテロ環は置換基を有しても良く(好ましい置換基の例はZa1、Za2上の置換基の例と同じ)、置換基としてより好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホ基、アルコキシ基、カルバモイル基、またはアルコキシカルボニル基である。
Z1 represents an atomic group forming a 5- or 6-membered ring.
The heterocycle formed is preferably an indolenine ring, azaindolenine ring, pyrazoline ring, benzothiazole ring, thiazole ring, thiazoline ring, benzoxazole ring, oxazole ring, oxazoline ring, benzimidazole ring, imidazole ring, thiadiazole ring Quinoline ring, pyridine ring, more preferably indolenine ring, azaindolenine ring, pyrazoline ring, benzothiazole ring, thiazole ring, thiazoline ring, benzoxazole ring, oxazole ring, oxazoline ring, benzimidazole ring, thiadiazole ring A quinoline ring, most preferably an indolenine ring, an azaindolenine ring, a benzothiazole ring, a benzoxazole ring, or a benzimidazole ring.
The heterocycle formed by Z1 may have a substituent (examples of preferred substituents are the same as the examples of substituents on Za1 and Za2), and more preferably alkyl groups, aryl groups, heterocycles as substituents. A ring group, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfo group, an alkoxy group, a carbamoyl group, or an alkoxycarbonyl group.

X1およびX2として好ましくはアリール基または一般式(2)で表される基で表され、より好ましくは4位にジアルキルアミノ基またはジアリールアミノ基が置換したアリール基または一般式(2)で表される基で表される。   X1 and X2 are each preferably an aryl group or a group represented by the general formula (2), more preferably an aryl group substituted with a dialkylamino group or a diarylamino group at the 4-position, or a general formula (2). Represented by a group.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物は水素結合性基を分子内に有することも好ましい。ここで水素結合性基とは、水素結合における水素を供与する基または水素を受容する基を表し、そのどちらの性質も有している基がより好ましい。
また本発明の水素結合性基を有する化合物は溶液または固体状態にて水素結合性基同士の相互作用により会合的相互作用することが好ましく、分子内相互作用でも分子間相互作用でも良いが、分子間相互作用である方がより好ましい。
The non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention preferably has a hydrogen bonding group in the molecule. Here, the hydrogen-bonding group represents a group that donates hydrogen or a group that accepts hydrogen in a hydrogen bond, and a group having both properties is more preferable.
Further, the compound having a hydrogen bonding group of the present invention preferably has an associative interaction by the interaction between hydrogen bonding groups in a solution or in a solid state, and may be an intramolecular interaction or an intermolecular interaction. The interaction is more preferable.

本発明の水素結合性基としては、好ましくは、−COOH、−CONHR11,−SO3H,−SO2NHR12,−P(O)(OH)OR13,−OH,−SH,−NHR14、−NHCOR15,−NR16C(O)NHR17のいずれかで表される。ここで、R11,R12はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基(好ましくは炭素原子数(以下C数という)1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アルケニル基(好ましくはC数2〜20、例えば、ビニル、アリル)、アリール基(好ましくはC数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくはC数1〜20、例えば、ピリジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ)、−COR18または−SO2R19を表し、R13〜R19はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を表す(以上好ましい例はR11、R12と同じ)。 The hydrogen bonding group of the present invention, preferably, -COOH, -CONHR11, -SO3H, -SO 2 NHR12, -P (O) (OH) OR13, -OH, -SH, -NHR14, -NHCOR15, - It is represented by any one of NR16C (O) NHR17. Here, R11 and R12 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group (preferably having a carbon atom number (hereinafter referred to as C number) of 1 to 20, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl. Benzyl, 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), an alkenyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, for example, vinyl, allyl), an aryl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms, For example, phenyl, 2-chlorophenyl, 4-methoxyphenyl, 3-methylphenyl, 1-naphthyl), a heterocyclic group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as pyridyl, thienyl, furyl, thiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, pyrrolidino , piperidino, morpholino), - represents COR18 or -SO 2 R19, R1 ~R19 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a heterocyclic group (preferred examples of these R11, the same as R12).

R11として好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、−COR18基−SO2R19基を表し。その際R18、R19としてはアルキル基またはアリール基が好ましい。
R11としてより好ましくは水素原子、アルキル基、−SO2R19基を表し、最も好ましくは水素原子を表す。
R12として好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、−COR18基−SO2R19基を表し。その際R18、R19としてはアルキル基またはアリール基が好ましい。
R12としてより好ましくは水素原子、アルキル基、−COR18基を表し、最も好ましくは水素原子を表す。
R13として好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基を表し、より好ましくは水素原子を表す。
R14として好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基を表す。
R15として好ましくはアルキル基、アリール基を表す。
R16として好ましくは水素原子を表し、R17として好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基を表す。
Preferably a hydrogen atom R11, an alkyl group, an aryl group, an -COR18 group -SO 2 R19 groups. In that case, R18 and R19 are preferably an alkyl group or an aryl group.
R11 is more preferably a hydrogen atom, an alkyl group, or a —SO 2 R19 group, and most preferably a hydrogen atom.
Preferably a hydrogen atom R12, an alkyl group, an aryl group, an -COR18 group -SO 2 R19 groups. In that case, R18 and R19 are preferably an alkyl group or an aryl group.
R12 is more preferably a hydrogen atom, an alkyl group or a —COR18 group, and most preferably a hydrogen atom.
R13 preferably represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, more preferably a hydrogen atom.
R14 preferably represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group.
R15 preferably represents an alkyl group or an aryl group.
R16 preferably represents a hydrogen atom, and R17 preferably represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group.

水素結合性基としてより好ましくは、−COOH、−CONHR11,−SO2NHR12、−NHCOR15,−NR16C(O)NHR17のいずれかであり、さらに好ましくは−COOH、−CONHR11,−SO2NHR12のいずれかであり、最も好ましく−COOH、−CONH2のいずれかである。 Hydrogen bonding group is more preferably, -COOH, -CONHR11, -SO 2 NHR12 , -NHCOR15, are either -NR16C (O) NHR17, either more preferably -COOH, -CONHR11, a -SO 2 NHR12 Most preferably, it is either —COOH or —CONH 2 .

本発明の非共鳴多光子吸収化合物はモノマー状態で用いても良いが、会合状態で用いても良い。
ここで、色素発色団同士が特定の空間配置に、共有結合又は配位結合、あるいは種々の分子間力(水素結合、ファン・デル・ワールス力、クーロン力等)などの結合力によって固定されている状態を、一般的に会合(又は凝集)状態と称している。
本発明の非共鳴多光子吸収化合物は、分子間会合状態で用いても、非共鳴多光子吸収を行うクロモフォアを分子内に2個以上有し、それらが分子内会合状態にて非共鳴多光子吸収を行う状態で用いても良い。
The non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention may be used in a monomer state or in an associated state.
Here, the dye chromophores are fixed in a specific spatial arrangement by a bond such as a covalent bond or a coordinate bond, or various intermolecular forces (hydrogen bond, van der Waals force, Coulomb force, etc.) This state is generally referred to as an association (or aggregation) state.
The non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention has two or more chromophores that perform non-resonant multiphoton absorption even when used in an intermolecular association state. You may use in the state which absorbs.

参考のため、以下に会合体の説明を行う。会合体については、例えばジェイムス(James)編「ザ・セオリー・オブ・ザ・フォトグラフィック・プロセス」(The Theory of the Photographic Process)第4版、マクミラン出版社、1977年、第8章、第218〜222頁、及び小林孝嘉著「J会合体(J−Aggregates)」ワールド・サイエンティフィック・パブリッシング社(World Scientific Publishing Co.Pte.Ltd.)、1996年刊)などに詳細な説明がなされている。
モノマーとは単量体を意味する。会合体の吸収波長の観点では、モノマー吸収に対して、吸収が短波長にシフトする会合体をH会合体(2量体は特別にダイマーと呼ぶ)、長波長にシフトする会合体をJ会合体と呼ぶ。
For reference, the meeting is explained below. As for the association, for example, James, “The Theory of the Photographic Process”, 4th edition, Macmillan Publishers, 1977, Chapter 8, 218. Pp. 222 and “J-Aggregates” written by Takabayashi Kobayashi, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., published in 1996). .
A monomer means a monomer. From the viewpoint of the absorption wavelength of the aggregate, the aggregate whose absorption shifts to a short wavelength with respect to monomer absorption is defined as an H aggregate (the dimer is specially called a dimer), and the aggregate whose shift is shifted to a long wavelength. Called coalescence.

会合体の構造の観点では、レンガ積み会合体において、会合体のずれ角が小さい場合はJ会合体と呼ばれるが、ずれ角が大きい場合はH会合体と呼ばれる。レンガ積み会合体については、ケミカル・フィジックス・レター(Chemical Physics Letters),第6巻、第183頁(1970年)に詳細な説明がある。また、レンガ積み会合体と同様な構造を持つ会合体として梯子または階段構造の会合体がある。梯子または階段構造の会合体については、Zeitschrift fur Physikalische Chemie,第49巻、第324頁、(1941年)に詳細な説明がある。   From the viewpoint of the structure of the aggregate, in a brick-stacked aggregate, when the deviation angle of the aggregate is small, it is called a J aggregate, but when the deviation angle is large, it is called an H aggregate. Brickwork aggregates are described in detail in Chemical Physics Letters, Vol. 6, page 183 (1970). In addition, there is a ladder or staircase aggregate as an aggregate having a structure similar to that of a brickwork aggregate. Ladder or staircase structures are described in detail in Zeitschiff for Physikaliche Chemie, Vol. 49, p. 324 (1941).

また、レンガ積み会合体以外を形成するものとして、矢はず(Herringbone)構造をとる会合体(矢はず会合体と呼ぶことができる)などが知られている。
矢はず(Herringbone)会合体については、チャールズ・ライヒ(Charles Reich)著、フォトグラフィック・サイエンス・アンド・エンジニアリング(Photographic Science and Engineering)第18巻、第3号、第335頁(1974年)に記載されている。矢はず会合体は、会合体に由来する2つの吸収極大を持つ。
Moreover, as what forms other than a brickwork aggregate | assembly, the aggregate | assembly (it can call an arrowhead aggregate | assembly) etc. which take an arrow (Herringbone) structure etc. are known.
The Herringbone association is described in Charles Reich, Photographic Science and Engineering, Vol. 18, No. 3, p. 335 (1974). Has been. The arrowhead aggregate has two absorption maxima derived from the aggregate.

会合状態を取っているかどうかは、前記の通りモノマー状態からの吸収(吸収λmax、ε、吸収形)の変化により確認することができる。
本発明の化合物は会合により短波長化(H会合)しても長波長化(J会合)してもその両方でもいずれでも良いが、J会合体を形成することがより好ましい。
Whether or not it is in an associated state can be confirmed by a change in absorption (absorption λmax, ε, absorption type) from the monomer state as described above.
The compound of the present invention may be either short-wavelength (H-association) or long-wavelength (J-association) or both by association, but it is more preferable to form a J-aggregate.

化合物の分子間会合状態は様々な方法に形成することができる。
例えば溶液系では、ゼラチンのようなマトリックスを添加した水溶液(例えばゼラチン0.5wt%・化合物10-4M水溶液)、KClのような塩を添加した水溶液(例えばKCl5%・化合物2×10-3M水溶液)に化合物を溶かす方法、良溶媒に化合物を溶かしておいて後から貧溶媒を加える方法(例えばDMF−水系、クロロホルム−トルエン系等)等が挙げられる。
また膜系では、ポリマー分散系、アモルファス系、結晶系、LB膜系等の方法が挙げられる。
さらに、バルクまたは微粒子(μm〜nmサイズ)半導体(例えばハロゲン化銀、酸化チタン等)、バルクまたは微粒子金属(例えば金、銀、白金等)に吸着、化学結合、または自己組織化させることにより分子間会合状態を形成させることもできる。カラー銀塩写真における、ハロゲン化銀結晶上のシアニン色素J会合吸着による分光増感はこの技術を利用したものである。
分子間会合に関与する化合物数は2個であっても、非常に多くの化合物数であっても良い。
The intermolecular association state of a compound can be formed in various ways.
For example, in a solution system, an aqueous solution to which a matrix such as gelatin is added (for example, gelatin 0.5 wt% / compound 10 −4 M aqueous solution), an aqueous solution to which a salt such as KCl is added (for example, KCl 5% · compound 2 × 10 −3). M aqueous solution), a method of dissolving a compound in a good solvent, a method of adding a poor solvent afterwards (for example, DMF-water system, chloroform-toluene system, etc.) and the like.
Examples of the film system include polymer dispersion systems, amorphous systems, crystal systems, and LB film systems.
Furthermore, molecules can be adsorbed, chemically bonded, or self-assembled into bulk or fine particle (μm to nm size) semiconductors (eg, silver halide, titanium oxide, etc.), bulk or fine particle metals (eg, gold, silver, platinum, etc.). Inter-association states can also be formed. Spectral sensitization by cyanine dye J-associative adsorption on silver halide crystals in a color silver salt photograph utilizes this technique.
The number of compounds involved in the intermolecular association may be two or a very large number of compounds.

以下に、本発明で用いられる非共鳴多光子吸収化合物の好ましい具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the preferable specific example of the nonresonant multiphoton absorption compound used by this invention is given to the following, this invention is not limited to these.

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本発明の非共鳴多光子吸収化合物は先述したように好ましくは非共鳴2光子吸収化合物である。なお、以下の記述において特に明記しなくても多光子吸収とは非共鳴多光子吸収を指す。本発明の多光子吸収化合物は増感色素として機能するか、あるいは発光色素として機能する。増感色素として機能するとは、光を吸収した色素が量子収率0.01%以上で増感反応を起こす機能を有することを意味し、好ましくは量子収率0.1%以上、更に好ましくは1%以上である。   As described above, the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention is preferably a non-resonant two-photon absorption compound. In the following description, multiphoton absorption refers to non-resonant multiphoton absorption even if not particularly specified. The multiphoton absorption compound of the present invention functions as a sensitizing dye or functions as a luminescent dye. The function as a sensitizing dye means that the dye that has absorbed light has a function of causing a sensitizing reaction at a quantum yield of 0.01% or more, preferably a quantum yield of 0.1% or more, more preferably 1% or more.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴多光子吸収により増感色素として機能する非共鳴多光子吸収化合物である時、その増感機構は好ましくはエネルギー移動機構または電子移動機構である。
エネルギー移動機構の場合は、非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴多光子吸収することによって生じた1重項励起状態からエネルギー移動が起こるフェルスター型機構でも、3重項励起状態からエネルギー移動が起こるデクスター型機構でもどちらでも良い。
その際、エネルギー移動が効率良く起こるためには、非共鳴多光子吸収化合物の励起エネルギーが、増感の際のエネルギー受容体の励起エネルギーよりも大きいことが好ましい。
When the nonresonant multiphoton absorption compound of the present invention is a nonresonant multiphoton absorption compound that functions as a sensitizing dye by nonresonant multiphoton absorption, the sensitization mechanism is preferably an energy transfer mechanism or an electron transfer mechanism.
In the case of an energy transfer mechanism, energy transfer occurs from a triplet excited state even in a Forster type mechanism in which energy transfer occurs from a singlet excited state caused by nonresonant multiphoton absorption by a nonresonant multiphoton absorbing compound. Either Dexter type mechanism may be used.
In that case, in order for energy transfer to occur efficiently, the excitation energy of the nonresonant multiphoton absorption compound is preferably larger than the excitation energy of the energy acceptor at the time of sensitization.

一方、電子移動機構の場合は、非共鳴多光子吸収化合物励起状態が電子を与えても、電子を受け取っても良い。
非共鳴多光子吸収化合物励起状態から電子を与える場合、電子移動が効率良く起こるためには、非共鳴多光子吸収化合物の励起状態における励起電子の存在する軌道(LUMO)エネルギーが、増感の際の電子受容体のLUMO軌道のエネルギーよりも高いことが好ましい。
非共鳴多光子吸収化合物励起状態が電子を受け取る場合、電子移動が効率良く起こるためには、非共鳴多光子吸収化合物の励起状態におけるホールの存在する軌道(HOMO)エネルギーが、増感の際の電子供与体のHOMO軌道のエネルギーよりも低いことが好ましい。
On the other hand, in the case of an electron transfer mechanism, the excited state of the nonresonant multiphoton absorption compound may give electrons or receive electrons.
When electrons are supplied from the excited state of the nonresonant multiphoton absorbing compound, the orbital (LUMO) energy in which the excited electron exists in the excited state of the nonresonant multiphoton absorbing compound is used for sensitization in order for the electron transfer to occur efficiently. It is preferably higher than the LUMO orbital energy of the electron acceptor.
When the excited state of the nonresonant multiphoton absorption compound receives electrons, the electron orbit (HOMO) energy in the excited state of the nonresonant multiphoton absorption compound has an orbital (HOMO) energy at the time of sensitization. It is preferably lower than the energy of the HOMO orbital of the electron donor.

本発明の非共鳴多光子吸収により増感色素として機能する非共鳴多光子吸収化合物において、非共鳴多光子吸収化合物が、多光子を吸収することにより、重合、反応、発色、屈折率変調、発光のいずれかを増感することが好ましく、発色、屈折率変調、発光のいずれかを増感することがより好ましく、発色、屈折率変調を増感することがさらに好ましく、屈折率変調を増感することが最も好ましい。   In the non-resonant multi-photon absorption compound that functions as a sensitizing dye by non-resonant multi-photon absorption of the present invention, the non-resonant multi-photon absorption compound absorbs the multi-photon, thereby polymerizing, reacting, coloring, refractive index modulation, light emission. Sensitizing any one of the above, more preferably sensitizing any one of color development, refractive index modulation and light emission, more preferably sensitizing the color development and refractive index modulation, and sensitizing the refractive index modulation. Most preferably.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴多光子吸収により重合を増感する際は、その重合はラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、縮重合、付加重合、開環重合等いずれでも良い。なお、重合開始剤、重合性化合物(モノマー、オリゴマー)、バインダー等の好ましい例及び組み合わせとしては、特願2003−82730号、特願2003−82732号に記載されているもの等が挙げられる。   When the nonresonant multiphoton absorption compound of the present invention sensitizes polymerization by nonresonant multiphoton absorption, the polymerization may be any of radical polymerization, anionic polymerization, cationic polymerization, condensation polymerization, addition polymerization, ring-opening polymerization and the like. Preferred examples and combinations of polymerization initiators, polymerizable compounds (monomers, oligomers), binders and the like include those described in Japanese Patent Application Nos. 2003-82730 and 2003-82732.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴多光子吸収により反応を増感する際は、その反応は好ましくは共有結合生成、共有結合切断、閉環反応、開環反応、配位結合生成、配位結合切断、酸化反応、還元反応等が挙げられ、その結果起こす機能として好ましくは例えば、機能性材料(例えば色素、発光体、標識化合物、薬理活性化合物)放出、色素消色、化合物分解、エレクトロクロミック反応(有機色素または無機半導体)等が挙げられる。
また、本発明の非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴多光子吸収により反応を増感する際の好ましい例としては、特願2003−149285号に記載されているもの等が挙げられる。
When the nonresonant multiphoton absorption compound of the present invention sensitizes the reaction by nonresonant multiphoton absorption, the reaction is preferably covalent bond formation, covalent bond cleavage, ring closure reaction, ring opening reaction, coordination bond formation, coordination. Examples of functions that occur as a result of positional bond cleavage, oxidation reaction, reduction reaction, etc. are preferably release of functional materials (eg, dyes, illuminants, labeling compounds, pharmacologically active compounds), dye decolorization, compound decomposition, electrolysis Examples include chromic reactions (organic dyes or inorganic semiconductors).
Moreover, as a preferable example when the nonresonant multiphoton absorption compound of the present invention sensitizes the reaction by nonresonant multiphoton absorption, those described in Japanese Patent Application No. 2003-149285 and the like can be mentioned.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴多光子吸収により発色を増感する際は、その発色は好ましくは、増感による酸発生によるロイコ色素等の発色、増感による塩基発生による解離型色素等の発色、増感による結合切断による色素前駆体の発色、エネルギー移動増感によるフォトクロミック化合物の発色、電子移動増感によるエレクトロクロミック化合物の発色、等が挙げられる。
また、本発明の非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴多光子吸収により発色を増感する際の好ましい組み合わせとしては、特願2003−149285号、特願2003−184932号、特願2003−187258号に記載されているもの等が挙げられる。
When the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention sensitizes color development by non-resonant multiphoton absorption, the color development is preferably a coloration of a leuco dye or the like by acid generation by sensitization, or a dissociation type by base generation by sensitization. Examples include coloring of dyes, coloring of dye precursors by bond cleavage by sensitization, coloring of photochromic compounds by energy transfer sensitization, coloring of electrochromic compounds by electron transfer sensitization, and the like.
Further, as preferred combinations when the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention sensitizes color development by non-resonant multiphoton absorption, Japanese Patent Application Nos. 2003-149285, 2003-184932, and 2003-187258 are disclosed. And the like described in.

屈折率は通常色素吸収の長波長側で非常に大きい値を取る。したがって、屈折率変調とは色相変調、つまり発色反応と同義であるとも言える。
したがって、本発明の非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴多光子吸収により屈折率変調を増感する際は、その屈折率変調は好ましくは、増感による酸発生によるロイコ色素等の発色による屈折率変調、増感による塩基発生による解離型色素等の発色による屈折率変調、増感による結合切断による色素前駆体の発色による屈折率変調、エネルギー移動増感によるフォトクロミック化合物の発色による屈折率変調、電子移動増感によるエレクトロクロミック化合物の発色による屈折率変調、等が挙げられる。
また、本発明の非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴多光子吸収により発色による屈折率変調を増感する際の好ましい組み合わせとしては、特願2003−149285号、特願2003−184932号、特願2003−187258号に記載されているもの等が挙げられる。
The refractive index usually takes a very large value on the long wavelength side of dye absorption. Therefore, it can be said that the refractive index modulation is synonymous with hue modulation, that is, color development reaction.
Therefore, when the nonresonant multiphoton absorption compound of the present invention sensitizes the refractive index modulation by nonresonant multiphoton absorption, the refractive index modulation is preferably a refractive index due to color development of a leuco dye or the like due to acid generation by sensitization. Modulation, refractive index modulation by color development of dissociative dyes due to base generation by sensitization, refractive index modulation by color development of dye precursor by bond cleavage by sensitization, refractive index modulation by photochromic compound color development by energy transfer sensitization, electron Examples include refractive index modulation by color development of electrochromic compounds by transfer sensitization.
As preferred combinations when the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention sensitizes the refractive index modulation due to color development by non-resonant multiphoton absorption, Japanese Patent Application No. 2003-149285, Japanese Patent Application No. 2003-184932, Japanese Patent Application No. What is described in 2003-187258 is mentioned.

一方で、発色を利用しない系においても屈折率変調を行うこともできる。重合性化合物(モノマー、オリゴマー)と非重合性あるいは低重合性のバインダー及び重合開始剤を併用した系にて、重合性化合物とバインダーの屈折率を予め違えておくことにより、本発明の非共鳴多光子吸収化合物の非共鳴多光子吸収にて屈折率変調を増感することができる。
本発明の非共鳴多光子吸収化合物が上記のように、非共鳴多光子吸収により発色によらない屈折率変調を増感する際の好ましい組み合わせとしては、特願2003−146527号に記載されているもの等が挙げられる。
さらに、重合開始剤、重合性化合物(モノマー、オリゴマー)とバインダーの好ましい組み合わせとしては、いわゆるホログラム記録材料用途に好ましく用いられてる組み合わせに、本発明の非共鳴多光子吸収化合物を増感色素として併用することにより、本発明の用途においても好ましく用いることができる。重合開始剤、重合性化合物(モノマー、オリゴマー)とバインダーの好ましい組み合わせとしては例えば、特開平6−43634号、特開平2−3082号、特開平3−50588号、特開平5−107999号、特開平8−16078号、特表2001―523842号、特表11−512847号等に記載されているもの等が挙げられる。
On the other hand, refractive index modulation can also be performed in a system that does not use color development. In a system using a polymerizable compound (monomer, oligomer), a non-polymerizable or low-polymerizable binder and a polymerization initiator in combination, the refractive index of the polymerizable compound and the binder is changed in advance, so that the non-resonance of the present invention is achieved. Refractive index modulation can be sensitized by nonresonant multiphoton absorption of a multiphoton absorbing compound.
As described above, Japanese Patent Application No. 2003-146527 discloses a preferred combination when the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention sensitizes the refractive index modulation independent of color development by non-resonant multiphoton absorption. And the like.
Furthermore, as a preferable combination of a polymerization initiator, a polymerizable compound (monomer, oligomer) and a binder, the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention is used as a sensitizing dye in a combination preferably used for a so-called hologram recording material application. By doing so, it can be preferably used in the application of the present invention. Preferred combinations of a polymerization initiator, a polymerizable compound (monomer, oligomer) and a binder include, for example, JP-A-6-43634, JP-A-2-3082, JP-A-3-50588, JP-A-5-107999, Examples include those described in Kaihei 8-16078, Special Table 2001-523842, Special Table 11-512847, and the like.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴多光子吸収により発光を増感する際は、その増感は好ましくはエネルギー移動機構によることが好ましく、1重合エネルギー移動機構によることがより好ましい。なおエネルギー移動を受ける発光体としては、有機発光体(好ましくはいわゆる「蛍光性化合物(色素)」、「化学発光性化合物(色素)」、「有機EL用発光性化合物(色素)」、「標識化合物(色素)」等として知られた化合物)であっても、無機発光体(微粒子または結晶の半導体または金属)であってもよい。この場合、たとえ非共鳴多光子吸収化合物自身の発光効率が低くても、非共鳴多光子吸収化合物の多光子吸収効率、エネルギー移動効率及びエネルギー移動を受ける発光体の発光効率が高ければ、非共鳴多光子吸収により高効率にて発光させることができる利点がある。
本発明の非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴多光子吸収により発光を増感する際の発光体の好ましい例としては、特願2003−149285号に記載されているもの等が挙げられる。
When the nonresonant multiphoton absorption compound of the present invention sensitizes light emission by nonresonant multiphoton absorption, the sensitization is preferably by an energy transfer mechanism, and more preferably by a single polymerization energy transfer mechanism. As the illuminant that undergoes energy transfer, an organic illuminant (preferably so-called “fluorescent compound (dye)”, “chemiluminescent compound (dye)”, “luminescent compound for organic EL (dye)”, “label” It may be a compound known as “compound (pigment)” or the like, or may be an inorganic luminescent material (fine particles or crystalline semiconductor or metal). In this case, even if the emission efficiency of the non-resonant multiphoton absorption compound itself is low, if the non-resonance multiphoton absorption compound has a high multiphoton absorption efficiency, energy transfer efficiency and emission efficiency of the illuminant that receives energy transfer, There is an advantage that light can be emitted with high efficiency by multiphoton absorption.
Preferable examples of the light emitter when the nonresonant multiphoton absorption compound of the present invention sensitizes light emission by nonresonant multiphoton absorption include those described in Japanese Patent Application No. 2003-149285.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物が増感色素として機能する非共鳴多光子吸収化合物である時、多光子吸収効率及び増感効率等の点で、非共鳴多光子吸収化合物はフェニレンビニレン系色素、ジアリールエテン色素、スピロピラン色素、フルギド色素、フルオレン系色素、キサンテン色素、クマリン色素、ペリレン色素以外であることが好ましい。
なお、上記の非共鳴多光子吸収は非共鳴2光子吸収であることが好ましい。
本発明の非共鳴2光子吸収化合物が増感色素として機能する非共鳴2光子吸収化合物である時、非共鳴2光子吸収断面積(後述実施例記載の方法による)が100GM以上であることが、書き込み速度向上、レーザー小型化・安価化等の点で好ましく、1000GM以上であることがより好ましく、10000GM以上であることが最も好ましい。
なお、非共鳴2光子吸収断面積は2光子吸収の感度を表し、1GM=1×10-50cm4 s/photonで定義される。
When the non-resonant multiphoton absorbing compound of the present invention is a non-resonant multiphoton absorbing compound that functions as a sensitizing dye, the non-resonant multiphoton absorbing compound is a phenylene vinylene dye in terms of multiphoton absorption efficiency and sensitization efficiency. , Diarylethene dyes, spiropyran dyes, fulgide dyes, fluorene dyes, xanthene dyes, coumarin dyes, and perylene dyes are preferable.
The nonresonant multiphoton absorption is preferably nonresonant two-photon absorption.
When the non-resonant two-photon absorption compound of the present invention is a non-resonant two-photon absorption compound that functions as a sensitizing dye, the non-resonant two-photon absorption cross-sectional area (by the method described in Examples below) is 100 GM or more. It is preferable in terms of improving the writing speed and reducing the size and cost of the laser, more preferably 1000 GM or more, and most preferably 10,000 GM or more.
The non-resonant two-photon absorption cross section represents the sensitivity of two-photon absorption and is defined by 1GM = 1 × 10 −50 cm 4 s / photon.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物はあるいは、発光色素として機能することを特徴とする非共鳴多光子吸収化合物である。発光色素として機能するとは、非共鳴多光子吸収化合物を10-4M濃度の溶液にて、非共鳴多光子吸収発光面積を測定した際、前記化合物R−1の非共鳴多光子吸収による発光面積を上回る非共鳴多光子吸収発光面積を有することを意味し、化合物R−1の非共鳴多光子吸収発光面積の10倍以上の非共鳴多光子吸収発光面積を有することが好ましく、100倍以上の非共鳴多光子吸収発光面積を有することが好ましい。なお、上記の非共鳴多光子吸収は非共鳴2光子吸収であることが好ましい。 The nonresonant multiphoton absorbing compound of the present invention is a nonresonant multiphoton absorbing compound characterized by functioning as a luminescent dye. Functioning as a luminescent dye means that when a nonresonant multiphoton absorption emission area of a nonresonant multiphoton absorption compound is measured in a solution having a concentration of 10 −4 M, the emission area due to nonresonant multiphoton absorption of the compound R-1 The non-resonant multiphoton absorption emission area is preferably 10 times or more the non-resonance multiphoton absorption emission area of the compound R-1, and is preferably 100 times or more. It preferably has a non-resonant multiphoton absorption emission area. The nonresonant multiphoton absorption is preferably nonresonant two-photon absorption.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物が発光色素として機能する非共鳴多光子吸収化合物である時、多光子吸収効率及び発光効率等の点で、非共鳴多光子吸収化合物はフェニレンビニレン系色素、ジアリールエテン色素、スピロピラン色素、フルギド色素、ポルフィリン色素、スチレン系色素、フルオレン系色素、キサンテン色素、スチルバゾリウム色素以外であることが好ましい。
本発明の非共鳴2光子吸収化合物が発光色素として機能する非共鳴2光子吸収化合物である時、非共鳴2光子吸収断面積が100GM以上であることが、発光効率及びレーザー小型化・安価化等の点で好ましく、1000GM以上であることがより好ましく、10000GM以上であることが最も好ましい。
When the nonresonant multiphoton absorption compound of the present invention is a nonresonant multiphoton absorption compound that functions as a luminescent dye, the nonresonant multiphoton absorption compound is a phenylene vinylene dye, diarylethene in terms of multiphoton absorption efficiency, light emission efficiency, and the like. A dye other than a dye, a spiropyran dye, a fulgide dye, a porphyrin dye, a styrene dye, a fluorene dye, a xanthene dye, or a stilbazolium dye is preferable.
When the non-resonant two-photon absorption compound of the present invention is a non-resonant two-photon absorption compound that functions as a luminescent dye, the non-resonant two-photon absorption cross-section is 100 GM or more. In view of the above, it is preferably 1000 GM or more, and most preferably 10,000 GM or more.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物及びそれを用いた材料においては、多光子吸収化合物の有する線形吸収帯よりも長波長でかつ線形吸収の存在しない波長のレーザー光を照射して誘起された多光子吸収を利用して発色または発光させることが好ましい。
本発明に用いることができるレーザーは特に限定されないが、具体的には、中心波長1000nm付近に発振波長を有するTi−サファイア等の固体レーザーやファイバーレーザー、780nm付近の発振波長を有する半導体レーザー、固体レーザー、ファイバーレーザー、620〜680nmの範囲の発振波長を有する半導体レーザーや固体レーザーなどを好ましく用いることができる。
また他にも、可視光域に発振波長を有するYAG・SHGレーザーなども好ましく用いることができる。
本発明に用いるレーザーは好ましくはパルス発振レーザーであり、ピコ秒またはフェムト秒オーダーの半値幅を有するパルス発振レーザーであることがより好ましい。
また、本発明の化合物を用いた非共鳴多光子吸収発色材料においては、多光子発色体のλmaxが照射するレーザー光波長よりも短い波長であることが好ましく、本発明の多光子吸収発光材料においては、発光体の発光波長が照射するレーザー光波長よりも短い波長であることが好ましい。
なお、前記は非共鳴2光子吸収化合物の際も同様である。
In the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention and the material using the same, the multiphoton absorption compound induced by irradiating laser light having a wavelength longer than the linear absorption band of the multiphoton absorption compound and having no linear absorption. It is preferable to develop or emit light using photon absorption.
The laser that can be used in the present invention is not particularly limited, and specifically, a solid laser such as Ti-sapphire having an oscillation wavelength near a central wavelength of 1000 nm, a fiber laser, a semiconductor laser having an oscillation wavelength near 780 nm, a solid A laser, a fiber laser, a semiconductor laser or a solid laser having an oscillation wavelength in the range of 620 to 680 nm can be preferably used.
In addition, a YAG / SHG laser having an oscillation wavelength in the visible light region can also be preferably used.
The laser used in the present invention is preferably a pulsed laser, and more preferably a pulsed laser having a half width on the order of picoseconds or femtoseconds.
In addition, in the non-resonant multiphoton absorption coloring material using the compound of the present invention, it is preferable that λmax of the multiphoton coloring body is shorter than the wavelength of the laser beam irradiated, and in the multiphoton absorption light emitting material of the present invention Is preferably shorter than the wavelength of the laser beam with which the emission wavelength of the light emitter is irradiated.
The same applies to the non-resonant two-photon absorption compound.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物及びそれを用いた材料は3次元光造形用組成物、ボリューム型3次元ディスプレイ、3次元光記録媒体、生体組織の2光子造影や2光子フォトダイナミックセラピー(PDT)、アップコンバージョンレージングによる波長変換デバイス等への応用に使用することが好ましく、ボリューム型3次元ディスプレイ、3次元光記録媒体への応用に使用することがさらに好ましい。
[実施例]
以下に、本発明の具体的な実施例について実験結果を基に説明する。勿論、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
The non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention and a material using the same are a composition for three-dimensional stereolithography, a volume type three-dimensional display, a three-dimensional optical recording medium, two-photon contrast imaging and two-photon photodynamic therapy (PDT) of living tissue. ), Preferably used for application to a wavelength conversion device by up-conversion lasing, and more preferably used for application to a volume type three-dimensional display and a three-dimensional optical recording medium.
[Example]
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described based on experimental results. Of course, the present invention is not limited to these examples.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物の合成   Synthesis of non-resonant multiphoton absorption compounds of the present invention

(1)D−73の合成 (1) Synthesis of D-73

本発明の非共鳴多光子吸収化合物D−73は以下の方法により合成することができる。   The non-resonant multiphoton absorption compound D-73 of the present invention can be synthesized by the following method.

Figure 2005029726
Figure 2005029726

4級塩[1]14.3g(40mmol)を水50mlに溶解し、水酸化ナトリウム1.6g(40mmol)を加えて室温にて30分攪拌した。酢酸エチルで3回抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥後濃縮し、メチレンベース[2]のオイル9.2g(収率100%)を得た。   14.3 g (40 mmol) of the quaternary salt [1] was dissolved in 50 ml of water, 1.6 g (40 mmol) of sodium hydroxide was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. The mixture was extracted three times with ethyl acetate, dried over magnesium sulfate and concentrated to obtain 9.2 g (yield 100%) of methylene-based [2] oil.

ジメチルアミノアクロレイン[3]3.97g (40mmol)をアセトニトリル50mlに溶解し、0℃に冷却しながらオキシ塩化リン6.75g(44mmol)を滴下し、0℃にて10分間攪拌した。続いてメチレンベース[2]9.2gのアセトニトリル溶液を滴下し、35℃にて4時間攪拌した。氷水100ml に注いだ後、16gの水酸化ナトリウムを加え、10分間還流した。冷却後、酢酸エチルで3回抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥後濃縮した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル:ヘキサン=1:10→1:3)で精製し、アルデヒド[4]のオイル4.4g(収率39%)を得た。   3.97 g (40 mmol) of dimethylaminoacrolein [3] was dissolved in 50 ml of acetonitrile, and 6.75 g (44 mmol) of phosphorus oxychloride was added dropwise while cooling to 0 ° C., followed by stirring at 0 ° C. for 10 minutes. Subsequently, 9.2 g of acetonitrile solution of methylene base [2] was dropped, and the mixture was stirred at 35 ° C. for 4 hours. After pouring into 100 ml of ice water, 16 g of sodium hydroxide was added and refluxed for 10 minutes. After cooling, the mixture was extracted 3 times with ethyl acetate, dried over magnesium sulfate and concentrated. Purification by silica gel column chromatography (developing solvent: ethyl acetate: hexane = 1: 10 → 1: 3) gave 4.4 g (39% yield) of aldehyde [4] as an oil.

シクロペンタノン0.126g(1.5mmol)、アルデヒド[4]0.85g(3mmol)を脱水メタノール30mlに溶解し、暗所にて窒素雰囲気下還流した。均一になった後、ナトリウムメトキシド28%メタノール溶液0.69g(3.6mmol)を加え、さらに6時間還流した。冷却後析出した結晶をろ別しメタノールにて洗浄し、D−73の深緑色結晶0.50g(収率54%)を得た。なお構造はNMRスペクトル、MSスペクトル、元素分析にて確認した。   0.126 g (1.5 mmol) of cyclopentanone and 0.85 g (3 mmol) of aldehyde [4] were dissolved in 30 ml of dehydrated methanol and refluxed in a dark place under a nitrogen atmosphere. After becoming uniform, 0.69 g (3.6 mmol) of a 28% sodium methoxide methanol solution was added, and the mixture was further refluxed for 6 hours. After cooling, the precipitated crystals were separated by filtration and washed with methanol to obtain 0.50 g (yield 54%) of D-73 dark green crystals. The structure was confirmed by NMR spectrum, MS spectrum and elemental analysis.

(2)D−84の合成 (2) Synthesis of D-84

本発明の非共鳴多光子吸収化合物D−84は以下の方法により合成することができる。   The non-resonant multiphoton absorption compound D-84 of the present invention can be synthesized by the following method.

Figure 2005029726
Figure 2005029726

シクロペンタノン33.6g(0.4mol)、DBN2ml、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール400gを5日間還流した。濃縮後アセトンを加えて冷却して結晶をロ別し、冷アセトンで洗浄し、[5]の結晶32.4g(収率42%)を得た。   33.6 g (0.4 mol) of cyclopentanone, 2 ml of DBN, and 400 g of N, N-dimethylformamide dimethyl acetal were refluxed for 5 days. After concentration, acetone was added and cooled to separate the crystals, which were then washed with cold acetone to obtain 32.4 g of crystals [5] (yield 42%).

[5]0.78g(4mmol)、4級塩[6]2.78g(8mmol)、ピリジン20mlを窒素雰囲気下暗所にて4時間還流した。冷却後酢酸エチルを加えて結晶をロ別し、酢酸エチルで洗浄した。結晶をメタノールに分散してロ別し、目的のD−84の深青色結晶2.14g(収率56%)を得た。
なお構造はNMRスペクトル、MSスペクトル、元素分析にて確認した。
[5] 0.78 g (4 mmol), quaternary salt [6] 2.78 g (8 mmol), and 20 ml of pyridine were refluxed in a dark place under a nitrogen atmosphere for 4 hours. After cooling, ethyl acetate was added and the crystals were separated and washed with ethyl acetate. The crystals were dispersed in methanol and separated by filtration to obtain 2.14 g (yield 56%) of the desired deep blue crystals of D-84.
The structure was confirmed by NMR spectrum, MS spectrum and elemental analysis.

また、他の本発明の一般式(1)で表される非共鳴多光子吸収化合物についてもD−73、D−84の合成法や、Tetrahedron.Lett.,42巻,6129頁,(2001年)等に記載の方法等に準じて合成することができる。   In addition, other nonresonant multiphoton absorption compounds represented by the general formula (1) of the present invention can be synthesized by the synthesis methods of D-73 and D-84, Tetrahedron. Lett. 42, 6129, (2001) and the like.

(3)D−1の合成 (3) Synthesis of D-1

本発明の非共鳴多光子吸収化合物D−1は以下の方法により合成することができる。   The nonresonant multiphoton absorption compound D-1 of the present invention can be synthesized by the following method.

Figure 2005029726
Figure 2005029726

ベンゾオキサゾール[7]52.25g(0.2mol)、プロパンサルトン[8]45.75g(0.375 mol)を140℃にて4時間加熱攪拌した。冷却後アセトンを加えて結晶をロ別し、アセトンで洗浄して4級塩[9]70.42g(収率85%)を得た。   Benzoxazole [7] 52.25 g (0.2 mol) and propane sultone [8] 45.75 g (0.375 mol) were heated and stirred at 140 ° C. for 4 hours. After cooling, acetone was added and the crystals were separated, and washed with acetone to obtain 70.42 g (yield 85%) of a quaternary salt [9].

4級塩[9]66.2g(0.2mol)、オルソプロピオン酸トリエチル[10]200ml、ピリジン200ml、酢酸80mlを120℃にて1時間加熱攪拌した。冷却後、酢酸エチルで3回デカンテション洗浄した。メタノール100mlに溶解して攪拌したところに、酢酸ナトリウム4.0g(50mmol)/メタノール20ml溶液を添加し、生じた結晶をロ別した。さらにメタノールに分散してロ別し、目的のD−1の朱色結晶31.36g(収率43.4%)を得た。
なお構造はNMRスペクトル、MSスペクトル、元素分析にて確認した。
Quaternary salt [9] 66.2 g (0.2 mol), triethyl orthopropionate [10] 200 ml, pyridine 200 ml and acetic acid 80 ml were heated and stirred at 120 ° C. for 1 hour. After cooling, decantation washing was performed 3 times with ethyl acetate. When dissolved in 100 ml of methanol and stirred, a solution of sodium acetate 4.0 g (50 mmol) / methanol 20 ml was added, and the resulting crystals were separated. Furthermore, it disperse | distributed to methanol and separated and obtained the target D-1 vermilion crystal 31.36g (yield 43.4%).
The structure was confirmed by NMR spectrum, MS spectrum and elemental analysis.

(4)D−42の合成 (4) Synthesis of D-42

本発明の非共鳴多光子吸収化合物D−42は以下の方法により合成することができる。   The non-resonant multiphoton absorption compound D-42 of the present invention can be synthesized by the following method.

Figure 2005029726
Figure 2005029726

4級塩[11]2.81g(10mmol)、[12]6.67g(30mmol)、無水酢酸10g、アセトニトリル50mlを30分間還流した。濃縮後酢酸エチルでデカンテーションし、アニル体[13]の粗製品を得た。
アニル体[13]の粗製品にチオバルビツール酸[14]2.00g(10mmol),トリエチルアミン3.0g(30mmol)、エタノール100mlを加えて1時間還流した。濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:クロロホルム:メタノール=20:1→10:1)にて精製し、さらにメタノール−イソプロピルアルコールにて再結晶することにより、目的のD−42の結晶2.55g(トータル収率41.3%)を得た。
なお構造はNMRスペクトル、MSスペクトル、元素分析にて確認した。
Quaternary salt [11] 2.81 g (10 mmol), [12] 6.67 g (30 mmol), acetic anhydride 10 g, and acetonitrile 50 ml were refluxed for 30 minutes. After concentration, decantation with ethyl acetate was performed to obtain a crude product of anil form [13].
To a crude product of the anil compound [13], 2.00 g (10 mmol) of thiobarbituric acid [14], 3.0 g (30 mmol) of triethylamine and 100 ml of ethanol were added and refluxed for 1 hour. After concentration, the residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform: methanol = 20: 1 → 10: 1), and further recrystallized from methanol-isopropyl alcohol to obtain 2.55 g of the target D-42 crystal. (Total yield 41.3%) was obtained.
The structure was confirmed by NMR spectrum, MS spectrum and elemental analysis.

(5)D−56の合成 (5) Synthesis of D-56

本発明の非共鳴多光子吸収化合物D−56は以下の方法により合成することができる。   The non-resonant multiphoton absorption compound D-56 of the present invention can be synthesized by the following method.

Figure 2005029726
Figure 2005029726

バルビツール酸[15]3.12g(20mmol)、[16]2.85g(10mmol)、トリエチルアミン4.1g(40mmol)をDMF30mlに溶解し、室温にて2時間攪拌した。希塩酸を加えて生じた結晶をロ別し、水で洗浄、乾燥し、目的のD−56の結晶2.99g(収率80.0%)を得た。
なお構造はNMRスペクトル、MSスペクトル、元素分析にて確認した。
Barbituric acid [15] 3.12 g (20 mmol), [16] 2.85 g (10 mmol) and triethylamine 4.1 g (40 mmol) were dissolved in DMF 30 ml, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Crystals produced by adding dilute hydrochloric acid were filtered, washed with water and dried to obtain 2.99 g (yield: 80.0%) of the desired D-56 crystals.
The structure was confirmed by NMR spectrum, MS spectrum and elemental analysis.

また、他のシアニン色素、メロシアニン色素、オキソノール色素等についても、F.M.Harmer著、Heterocyclic Compounds−Cyanine Dyes and Related Compounds、John&Wiley&Sons、New York、London、1964年刊、D.M.Sturmer著、Heterocyclic Compounds− Special Topics in Heterocyclic Chemistry、第18章、第14節、第482から515頁、John&Wiley&Sons、New York、London等に記載の方法等に準じて合成することができる。   Further, other cyanine dyes, merocyanine dyes, oxonol dyes and the like are also described in F.I. M.M. By Harmer, Heterocyclic Compounds-Cyanine Dies and Related Compounds, John & Wiley & Sons, New York, London, 1964, D.C. M.M. According to Sturmer, Heterocyclic Compounds-Special Topics in Heterocyclic Chemistry, Chapter 18, Section 14, pages 482 to 515, according to John & Wiley & Sons, New Yor et al.

ただし、本発明の非共鳴多光子吸収化合物の合成法はこれに限定されるわけではない。   However, the synthesis method of the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention is not limited to this.

[非共鳴2光子吸収断面積の評価]   [Evaluation of non-resonant two-photon absorption cross section]

次に本発明の非共鳴多光子吸収化合物の非共鳴2光子吸収断面積を評価した。
[1.蛍光法]
非共鳴2光子吸収断面積の評価は、蛍光を発する化合物についてはM.A.Albota et al.,Appl.Opt.1998年,37巻,7352頁.記載の方法を参考に行った。非共鳴2光子吸収断面積測定用の光源には、Ti:sapphireパルスレーザー(パルス幅:100fs、繰り返し:80MHz、平均出力:1W、ピークパワー:100kW)を用い、700nmから1000nmの波長範囲で非共鳴2光子吸収断面積を測定した。また、基準物質としてローダミンBおよびフルオレセインを測定し、得られた測定値をC.Xu et al., J.Opt.Soc.Am.B1996年,13巻,481頁.に記載のローダミンBおよびフルオレセインの非共鳴2光子吸収断面積の値を用いて補正することで、各化合物の非共鳴2光子吸収断面積を得た。非共鳴2光子吸収測定用の試料には、1×10-4の濃度で化合物を溶かした溶液を用いた。なお上記非共鳴2光子吸収断面積測定法を本発明では「蛍光法」と呼ぶ。
Next, the nonresonant two-photon absorption cross section of the nonresonant multiphoton absorption compound of the present invention was evaluated.
[1. Fluorescence method]
The evaluation of the non-resonant two-photon absorption cross section is as follows. A. Albota et al. , Appl. Opt. 1998, 37, 7352. The description was made with reference to the method described. A Ti: sapphire pulse laser (pulse width: 100 fs, repetition rate: 80 MHz, average output: 1 W, peak power: 100 kW) is used as a light source for non-resonant two-photon absorption cross-section measurement, and it is not in a wavelength range of 700 nm to 1000 nm. The resonant two-photon absorption cross section was measured. In addition, rhodamine B and fluorescein were measured as reference substances, and the obtained measured values were calculated as C.I. Xu et al. , J. et al. Opt. Soc. Am. B 1996, 13, 481. Were corrected using the values of the non-resonant two-photon absorption cross sections of rhodamine B and fluorescein described in 1. to obtain the non-resonant two-photon absorption cross sections of the respective compounds. As a sample for non-resonant two-photon absorption measurement, a solution in which a compound was dissolved at a concentration of 1 × 10 −4 was used. The non-resonant two-photon absorption cross section measurement method is referred to as “fluorescence method” in the present invention.

[2.Z−Scan法]
蛍光を発しない、あるいは微弱な化合物については、非共鳴2光子吸収断面積の評価は、MANSOOR SHEIK−BAHAE et al.,IEEE.Journal of Quantum Electronics.1990,26,760.記載のZスキャン法で行った。Zスキャン法は、非線形光学定数の測定方法として、広く用いられている方法であり、集光したレーザビームの焦点付近で、測定試料をビームに沿って移動させ、透過する光量の変化を記録する。試料の位置により、入射光のパワー密度が変化するため、非線形吸収がある場合には、焦点付近で透過光量が減衰する。透過光量変化を、入射光強度、集光スポットサイズ、試料厚み、試料濃度などから予測される理論曲線に対し、フィッティングを行うことにより、非共鳴2光子吸収断面積を算出した。非共鳴2光子吸収断面積測定用の光源には、Ti:sapphire パルスレーザー(パルス幅:100fs、繰り返し:80MHz、平均出力:1W、ピークパワー:100kW)を用い、700nmから1000nmの波長範囲で非共鳴2光子吸収断面積を測定した。非共鳴2光子吸収測定用の試料には、1×10-2の濃度で化合物を溶かした溶液を用いた。
なお上記非共鳴2光子吸収断面積測定法を本発明では「Z−Scan法」と呼ぶ。
[2. Z-Scan method]
For compounds that do not fluoresce or are weak, the nonresonant two-photon absorption cross-section is evaluated by MANSOOR SHEIK-BAHAE et al. , IEEE. Journal of Quantum Electronics. 1990, 26, 760. The Z scan method described was used. The Z-scan method is widely used as a method for measuring nonlinear optical constants. The measurement sample is moved along the beam near the focal point of the focused laser beam, and the change in the amount of transmitted light is recorded. . Since the power density of incident light varies depending on the position of the sample, the amount of transmitted light attenuates near the focal point when there is nonlinear absorption. A non-resonant two-photon absorption cross section was calculated by fitting a change in the amount of transmitted light to a theoretical curve predicted from incident light intensity, focused spot size, sample thickness, sample concentration, and the like. A Ti: sapphire pulse laser (pulse width: 100 fs, repetition rate: 80 MHz, average output: 1 W, peak power: 100 kW) is used as a light source for non-resonant two-photon absorption cross section measurement, and non-resonant in a wavelength range of 700 nm to 1000 nm. The resonant two-photon absorption cross section was measured. As a sample for non-resonant two-photon absorption measurement, a solution in which a compound was dissolved at a concentration of 1 × 10 −2 was used.
The non-resonant two-photon absorption cross section measurement method is referred to as “Z-Scan method” in the present invention.

本発明の非共鳴2光子吸収化合物の2光子吸収断面積を上記どちらかの方法にて測定し、得られた結果をGM単位で表1に示した(1GM = 1×10-50 cm4 s/photon)。なお、表中に示した値は測定波長範囲内での非共鳴2光子吸収断面積の最大値である。 The two-photon absorption cross section of the non-resonant two-photon absorption compound of the present invention was measured by either of the above methods, and the obtained results are shown in Table 1 in GM units (1GM = 1 × 10 −50 cm 4 s). / Photon). The value shown in the table is the maximum value of the non-resonant two-photon absorption cross section within the measurement wavelength range.

Figure 2005029726
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Figure 2005029726
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表1から、本発明にて好ましいとする非共鳴多光子吸収化合物D−1〜D−206は、本発明にてさほど好ましくない化合物R−1〜R−4に比べて極めて高い非共鳴2光子吸収効率を示すことが明らかである。増感効率及び発光効率は非共鳴2光子吸収断面積に比例するので、本発明の好ましい非共鳴多光子吸収化合物は非常に高い増感効率及び発光効率が期待できることがわかる。   From Table 1, the non-resonant multiphoton absorption compounds D-1 to D-206 that are preferable in the present invention are extremely high non-resonant two-photons compared to the compounds R-1 to R-4 that are not preferable in the present invention. It is clear that the absorption efficiency is shown. Since the sensitization efficiency and the light emission efficiency are proportional to the nonresonant two-photon absorption cross section, it can be seen that the preferred nonresonant multiphoton absorption compound of the present invention can be expected to have very high sensitization efficiency and light emission efficiency.

[非共鳴2光子吸収発光能の評価方法]   [Method for evaluating non-resonant two-photon absorption emission ability]

次に、本発明の発光色素として機能する非共鳴多光子吸収化合物の非共鳴2光子吸収発光能を評価する。
実施例2のD−42、D−56、D−73、D−77、D−117、D−5、D−128、R−1の溶液を実施例2記載のレーザーを用い、表1記載の波長を照射し、非共鳴2光子吸収させて得られる発光スペクトルを測定した。得られた発光スペクトルの面積を非共鳴2光子吸収発光強度とした。
非共鳴2光子吸収発光強度を、R−1の値を1として相対比で表2に示した。
Next, the non-resonant two-photon absorption emission ability of the non-resonant multiphoton absorption compound that functions as the luminescent dye of the present invention is evaluated.
The solutions of D-42, D-56, D-73, D-77, D-117, D-5, D-128, and R-1 of Example 2 were described in Table 1 using the laser described in Example 2. The emission spectrum obtained by the non-resonant two-photon absorption was measured. The area of the obtained emission spectrum was defined as non-resonant two-photon absorption emission intensity.
The non-resonant two-photon absorption emission intensity is shown in Table 2 as a relative ratio with the value of R-1 being 1.

Figure 2005029726
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表2から、本発明にて好ましいとする非共鳴多光子吸収化合物は、本発明にてさほど好ましくない化合物R−1に比べて極めて高い非共鳴2光子吸収発光効率を示すことが明らかである。よって本発明の非共鳴多光子吸収化合物は高効率な発光色素として機能することが明白である。   From Table 2, it is clear that the non-resonant multiphoton absorption compound preferred in the present invention exhibits extremely high non-resonant two-photon absorption emission efficiency as compared with the compound R-1, which is less preferred in the present invention. Therefore, it is clear that the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention functions as a highly efficient luminescent dye.

[本発明の非共鳴多光子吸収化合物の重合、発色、屈折率変調増感能の評価] [Evaluation of polymerization, color development, refractive index modulation sensitization ability of non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention]

次に、本発明の増感色素として機能する非共鳴多光子吸収化合物の、増感機能について評価する。まずは、重合、発色、屈折率変調を増感する際の評価を行う。   Next, the sensitizing function of the non-resonant multiphoton absorbing compound that functions as the sensitizing dye of the present invention is evaluated. First, evaluation is performed when sensitizing polymerization, color development, and refractive index modulation.

本発明の光感応性高分子組成物の調製   Preparation of the photosensitive polymer composition of the present invention

光重合性組成物(1)の組成
高分子化合物: アルドリッチ社製 ポリ(ブチルメタクリレート−co−
イソブチルメタクリレート) 100質量部
2光子吸収化合物: D−104 0.5質量部
酸発生剤:ジフェニルヨードニウムテトラフルオロホウ酸 3.0質量部
酸発色化合物:クリスタルバイオレットラクトン 3.0質量部
Composition Polymer Compound of Photopolymerizable Composition (1): Poly (butyl methacrylate-co-) manufactured by Aldrich
(Isobutyl methacrylate) 100 parts by mass Two-photon absorption compound: D-104 0.5 parts by mass Acid generator: diphenyliodonium tetrafluoroborate 3.0 parts by mass Acid coloring compound: Crystal violet lactone 3.0 parts by mass

光重合性組成物(2)の組成
高分子化合物: アルドリッチ社製 ポリ(ブチルメタクリレート−co−
イソブチルメタクリレート) 100質量部
2光子吸収化合物: D−104 0.05質量部
酸発生剤:ジフェニルヨードニウムテトラフルオロホウ酸 3.0質量部
酸発色化合物:クリスタルバイオレットラクトン 3.0質量部
Composition Polymer Compound of Photopolymerizable Composition (2): Poly (butyl methacrylate-co-) manufactured by Aldrich
Isobutyl methacrylate) 100 parts by mass Two-photon absorption compound: D-104 0.05 parts by mass Acid generator: 3.0 parts by mass of diphenyliodonium tetrafluoroboric acid Acid coloring compound: 3.0 parts by mass of crystal violet lactone

光重合性組成物(3)の組成
高分子化合物: アルドリッチ社製 ポリ(ブチルメタクリレート−co−
イソブチルメタクリレート) 100質量部
2光子吸収化合物: D−104 0.5質量部
酸発生剤:ジフェニルヨードニウムテトラフルオロホウ酸 3.0質量部
発色化合物:ローダミンB ベース 3.0質量部
Composition Polymer Compound of Photopolymerizable Composition (3): Poly (butyl methacrylate-co-) manufactured by Aldrich
Isobutyl methacrylate) 100 parts by mass Two-photon absorption compound: D-104 0.5 parts by mass Acid generator: Diphenyliodonium tetrafluoroboric acid 3.0 parts by mass Coloring compound: Rhodamine B base 3.0 parts by mass

比較例(1)
高分子化合物: アルドリッチ社製 ポリ(ブチルメタクリレート−co−
イソブチルメタクリレート) 100質量部
酸発生剤:ジフェニルヨードニウムテトラフルオロホウ酸 3.0質量部
酸発色化合物:クリスタルバイオレットラクトン 3.0質量部
Comparative Example (1)
High molecular compound: Aldrich poly (butyl methacrylate-co-
(Isobutyl methacrylate) 100 parts by mass acid generator: diphenyliodonium tetrafluoroborate 3.0 parts by mass acid coloring compound: crystal violet lactone 3.0 parts by mass

比較例(2)
高分子化合物: アルドリッチ社製 ポリ(ブチルメタクリレート−co−
イソブチルメタクリレート) 100質量部
2光子吸収化合物: D−104 0.5質量部
酸発生剤:ジフェニルヨードニウムテトラフルオロホウ酸 3.0質量部
Comparative example (2)
High molecular compound: Aldrich poly (butyl methacrylate-co-
Isobutyl methacrylate) 100 parts by mass Two-photon absorption compound: D-104 0.5 parts by mass Acid generator: diphenyliodonium tetrafluoroborate 3.0 parts by mass

比較例(3)
高分子化合物: アルドリッチ社製 ポリ(ブチルメタクリレート−co−
イソブチルメタクリレート) 100質量部
2光子吸収化合物: 非特許文献6記載のR−4 0.5質量部
なお、2光子吸収化合物として用いたジアリールエテンR−4は、2光子吸収によるフォトクロミズムで520nm付近に新たな吸収が出現する化合物である。該化合物の2光子吸収断面積の極大値は10GMである。
Comparative Example (3)
High molecular compound: Aldrich poly (butyl methacrylate-co-
Isobutyl methacrylate) 100 parts by mass Two-photon absorption compound: 0.5 part by mass of R-4 described in Non-Patent Document 6 In addition, diarylethene R-4 used as the two-photon absorption compound is newly around 520 nm by photochromism by two-photon absorption. It is a compound in which simple absorption appears. The maximum value of the two-photon absorption cross section of the compound is 10GM.

[性能評価]
本発明の光重合性組成物の性能評価には、上記の各組成に調製した光感応性高分子組成物を2枚のカバーガラスの間に挟み(厚さ約100μm)、非共鳴2光子吸収化合物の2光子吸収極大波長に相当する波長のフェムト秒レーザーパルス光を照射した後、光照射部における酸発色色素またはフォトクロミック化合物の発色の有無を目視にて観測した。なお、照射したレーザーパルス光の強度および照射時間は各組成物間で一定とした。結果を表3に示した。
[Performance evaluation]
For the performance evaluation of the photopolymerizable composition of the present invention, the photosensitive polymer composition prepared in each of the above compositions is sandwiched between two cover glasses (thickness: about 100 μm), and non-resonant two-photon absorption is performed. After irradiation with femtosecond laser pulse light having a wavelength corresponding to the two-photon absorption maximum wavelength of the compound, the presence or absence of color formation of the acid coloring dye or the photochromic compound in the light irradiation portion was visually observed. In addition, the intensity | strength and irradiation time of the irradiated laser pulse light were made constant between each composition. The results are shown in Table 3.

Figure 2005029726
Figure 2005029726

表3より、非共鳴2光子吸収化合物が存在しない比較例(1)及び発色化合物が存在しない比較例(2)が発色しないのに対し、組成物(1)〜(3)は発色していることから、非共鳴2光子吸収化合物が非共鳴2光子吸収後、増感機構によって酸発生剤に酸を発生させ、発色化合物の発色を引き起こしていることは明白である。
また組成物(1)〜(3)が発色できる条件においても、ジアリールエテンR−4と高分子化合物のみを用いた比較例(3)は発色しない。これは、R−4が10GMという極めて低い非共鳴2光子吸収効率しか有さないためである。
このように、本発明にて好ましい非共鳴多光子吸収化合物は増感機構により非常に高効率にて発色及び重合を起こすことができる。これは、所望の発色化合物あるいは重合開始剤そのものの非共鳴2光子吸収効率が大きくないときに極めて有効な手段である。
なお、非共鳴2光子吸収化合物をD−4、D−5、D−42、D−56、D−73、D−77、D−96、D−101、D−110、D−117、D−118、D−128、D−139、D−140、D−142、D−144,D−145等の、他の本発明において好ましい化合物に変更しても同様な効果が得られる。 さらに、発色を目視できるようになる照射時間から、発色及び重合の感度を見積もると、上記の本発明において好ましい非共鳴2光子吸収化合物を用いた場合は、さほど好ましくないR−2を用いた場合よりもはるかに高い感度が得られることがわかった。
From Table 3, the comparative example (1) in which the non-resonant two-photon absorption compound is not present and the comparative example (2) in which the coloring compound is not present are not colored, whereas the compositions (1) to (3) are colored. From this, it is clear that the non-resonant two-photon absorption compound generates acid in the acid generator by the sensitization mechanism after the non-resonant two-photon absorption, thereby causing the coloring compound to develop color.
In addition, even under conditions where the compositions (1) to (3) can develop color, Comparative Example (3) using only the diarylethene R-4 and the polymer compound does not develop color. This is because R-4 has only a very low non-resonant two-photon absorption efficiency of 10GM.
Thus, the preferred non-resonant multiphoton absorption compound in the present invention can cause color development and polymerization with very high efficiency by the sensitization mechanism. This is an extremely effective means when the non-resonant two-photon absorption efficiency of the desired coloring compound or the polymerization initiator itself is not large.
Non-resonant two-photon absorption compounds are D-4, D-5, D-42, D-56, D-73, D-77, D-96, D-101, D-110, D-117, D The same effect can be obtained by changing to other preferable compounds in the present invention such as -118, D-128, D-139, D-140, D-142, D-144, and D-145. Further, when the sensitivity of color development and polymerization is estimated from the irradiation time at which the color development becomes visible, when the preferred non-resonant two-photon absorption compound is used in the present invention, the case where R-2 which is not preferred is used It was found that a much higher sensitivity can be obtained.

なお、上記の着色した高分子組成物は、着色部と非着色部の屈折率差による屈折率変調画像を形成することもでき、該部分の屈折率差を光照射による反射率変化等により読み取ることができる。従って、本発明の非共鳴2光子吸収化合物は屈折率変調の高効率増感も可能であり、3次元光記録媒体よびその記録−再生方法への応用も可能である。   The above-described colored polymer composition can also form a refractive index modulated image due to the difference in refractive index between the colored portion and the non-colored portion, and the refractive index difference at the portion is read by a change in reflectance due to light irradiation. be able to. Therefore, the non-resonant two-photon absorption compound of the present invention can be highly sensitized by refractive index modulation, and can be applied to a three-dimensional optical recording medium and its recording / reproducing method.

[本発明の非共鳴多光子吸収化合物の発光増感能評価] [Evaluation of Luminescence Sensitivity of Nonresonant Multiphoton Absorbing Compound of the Present Invention]

次に、本発明の非共鳴多光子吸収化合物が非共鳴2光子吸収により励起状態を生成した後、色素前駆体へエネルギー移動することにより、発光体を発光させる際の発光増感能評価方法について述べる。   Next, a method for evaluating the luminescence sensitizing ability when the non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention generates an excited state by non-resonant two-photon absorption and then transfers energy to the dye precursor to cause the illuminant to emit light. State.

メタノール中に、非共鳴2光子吸収化合物D−4を10-3Mの濃度で、発光体としてローダミンB(R−3)を10-3Mの濃度で溶解した溶液を暗所にて作成した後スピンコートして試料201とした。
さらに、ローダミンB(R−3)のみをメタノールに10-3Mの濃度で溶解した溶液を暗所にて作成しスピンコートして比較試料4とした。
A solution in which non-resonant two-photon absorption compound D-4 was dissolved in methanol at a concentration of 10 −3 M and rhodamine B (R-3) as a light emitter at a concentration of 10 −3 M was prepared in the dark. The sample 201 was spin-coated afterward.
Further, a comparative sample 4 was prepared by spin-coating a solution in which only rhodamine B (R-3) was dissolved in methanol at a concentration of 10 −3 M in the dark.

本発明の非共鳴2光子吸収発光材料の性能評価には、700nmから1000nmの波長範囲で測定可能なTi:sapphireパルスレーザー(パルス幅:100fs、繰り返し:80MHz、平均出力:1W、ピークパワー:100kW)を用い、本発明の非共鳴2光子吸収発光材料に該レーザー光をNA0.6のレンズで集光して照射した。
照射波長は2光子吸収化合物の10-4M溶液において、非共鳴2光子吸収断面積δが最大となる波長を用いた。なお照射波長では、2光子吸収化合物及び発光体いずれも線形吸収は存在しない。
本発明の試料201及び比較試料4について、パルスレーザー照射による発光のうちの、2光子吸収化合物励起状態からのエネルギー移動による発光体の発光分の強度がある一定量となるレーザー照射光量を見積もった所、試料201は比較試料4の1/88の照射光量で済むことがわかった。つまり、88倍の感度があることがわかった。
For the performance evaluation of the non-resonant two-photon absorption luminescent material of the present invention, a Ti: sapphire pulse laser (pulse width: 100 fs, repetition rate: 80 MHz, average output: 1 W, peak power: 100 kW, which can be measured in the wavelength range of 700 nm to 1000 nm. ), The non-resonant two-photon absorption light-emitting material of the present invention was irradiated with the laser beam condensed with a lens having NA of 0.6.
The irradiation wavelength used was a wavelength that maximized the non-resonant two-photon absorption cross section δ in a 10 −4 M solution of the two-photon absorption compound. At the irradiation wavelength, there is no linear absorption in either the two-photon absorption compound or the light emitter.
For the sample 201 and the comparative sample 4 of the present invention, the amount of laser irradiation was estimated so that the intensity of the light emitted from the illuminant due to energy transfer from the excited state of the two-photon absorption compound out of the light emitted by the pulse laser irradiation was a certain amount. As a result, it was found that the sample 201 required 1/88 of the irradiation light amount of the comparative sample 4. That is, it was found that the sensitivity was 88 times.

同様な実験を、2光子吸収化合物をD−5,D−41,D−56,D−73,D−77,D−86,D−93、D−117、D−128に変更して行っても同様に、比較試料4に対し非常に高感度であることがわかった。
このように、本発明にて好ましい非共鳴2光子吸収化合物は増感機構により非常に高効率に発光体を発光させることができる。これは、所望の発光体そのものの非共鳴2光子吸収効率が大きくないときに極めて有効な手段である。
以上より、本発明の非共鳴2光子吸収化合物は極めて高効率にて増感色素として機能、あるいは発光色素として機能できることが明らかである。
A similar experiment was performed by changing the two-photon absorption compound to D-5, D-41, D-56, D-73, D-77, D-86, D-93, D-117, and D-128. However, similarly, it was found that the sensitivity of the comparative sample 4 was very high.
Thus, the preferred non-resonant two-photon absorption compound in the present invention can cause the luminescent material to emit light very efficiently by the sensitization mechanism. This is a very effective means when the non-resonant two-photon absorption efficiency of the desired light emitter itself is not large.
From the above, it is clear that the non-resonant two-photon absorption compound of the present invention can function as a sensitizing dye or a luminescent dye with extremely high efficiency.

本発明の非共鳴多光子吸収化合物及びそれを用いた材料は3次元光造形用組成物、ボリューム型3次元ディスプレイ、3次元光記録媒体、生体組織の2光子造影や2光子フォトダイナミックセラピー(PDT)、アップコンバージョンレージングによる波長変換デバイス等への応用に使用することができる。また、DVD−BL(BR)やDVD−Rのような光記録媒体または近接場光記録媒体への応用も可能である。   The non-resonant multiphoton absorption compound of the present invention and a material using the same are a composition for three-dimensional stereolithography, a volume type three-dimensional display, a three-dimensional optical recording medium, two-photon contrast imaging and two-photon photodynamic therapy (PDT) ), And can be used for application to wavelength conversion devices by up-conversion lasing. In addition, application to an optical recording medium such as DVD-BL (BR) or DVD-R or a near-field optical recording medium is also possible.

Claims (7)

非共鳴多光子吸収により増感色素または発光色素として高効率に機能する高効率非共鳴多光子吸収化合物を含むことを特徴とする非共鳴多光子吸収材料。 A nonresonant multiphoton absorbing material comprising a highly efficient nonresonant multiphoton absorbing compound that functions as a sensitizing dye or a light emitting dye with nonresonant multiphoton absorption. 非共鳴多光子吸収化合物が、非共鳴に多光子を吸収することにより、重合、反応、発色、屈折率変調および発光の少なくともいずれかを高効率に増感することを特徴とする請求項1記載の非共鳴多光子吸収材料。 2. The non-resonant multiphoton absorption compound sensitizes at least one of polymerization, reaction, color development, refractive index modulation, and light emission with high efficiency by absorbing multiphotons non-resonantly. Non-resonant multiphoton absorbing material. 非共鳴多光子吸収化合物の非共鳴2光子吸収断面積が1000GM以上であることを特徴とする請求項1または2の非共鳴2光子吸収材料。 The non-resonant two-photon absorption material according to claim 1 or 2, wherein the non-resonant multi-photon absorption compound has a non-resonant two-photon absorption cross section of 1000 GM or more. 非共鳴多光子吸収化合物の非共鳴多光子吸収発光面積を10-4M濃度の溶液で測定したとき、下記化合物R−1の非共鳴多光子吸収発光面積の10倍以上の非共鳴多光子吸収発光面積を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の非共鳴多光子吸収材料。
Figure 2005029726
When the nonresonant multiphoton absorption emission area of the nonresonance multiphoton absorption compound is measured in a solution having a concentration of 10 −4 M, the nonresonance multiphoton absorption is 10 times or more the nonresonance multiphoton absorption emission area of the following compound R-1. The nonresonant multiphoton absorption material according to any one of claims 1 to 3, which has a light emitting area.
Figure 2005029726
非共鳴多光子吸収化合物が、シアニン色素、ヘミシアニン色素、ストレプトシアニン色素、スチリル色素、ピリリウム色素、メロシアニン色素、3核メロシアニン色素、4核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、アリーリデン色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アズレニウム色素、ケトクマリン色素、スチリルクマリン色素、ピラン色素、アントラキノン色素、キノン色素、トリフェニルメタン色素、ジフェニルメタン色素、チオキサンテン色素、フェノチアジン色素、フェノキサジン色素、フェナジン色素、アゾ色素、アゾメチン色素、インジゴ色素、ポリエン色素、アクリジン色素、アクリジノン色素、ジフェニルアミン色素、キナクリドン色素、キノフタロン色素、ポルフィリン色素、アザポルフィリン色素、クロロフィル色素、フタロシアニン色素、縮環芳香族系色素、スチレン系色素、メタロセン色素、金属錯体色素、スチルバゾリウム色素のいずれかであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の非共鳴多光子吸収材料。 Non-resonant multiphoton absorption compounds are cyanine dyes, hemicyanine dyes, streptocyanine dyes, styryl dyes, pyrylium dyes, merocyanine dyes, trinuclear merocyanine dyes, tetranuclear merocyanine dyes, rhodacyanine dyes, complex cyanine dyes, complex merocyanine dyes, allopolar dyes. , Arylidene dye, oxonol dye, hemioxonol dye, squalium dye, croconium dye, azurenium dye, ketocoumarin dye, styrylcoumarin dye, pyran dye, anthraquinone dye, quinone dye, triphenylmethane dye, diphenylmethane dye, thioxanthene dye, phenothiazine Dye, Phenoxazine Dye, Phenazine Dye, Azo Dye, Azomethine Dye, Indigo Dye, Polyene Dye, Acridine Dye, Acrid Dye, diphenylamine dye, quinacridone dye, quinophthalone dye, porphyrin dye, azaporphyrin dye, chlorophyll dye, phthalocyanine dye, fused aromatic dye, styrene dye, metallocene dye, metal complex dye, stilbazolium dye The nonresonant multiphoton absorption material according to any one of claims 1 to 4, 3次元光造形用組成物として用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の非共鳴多光子吸収材料。 The nonresonant multiphoton absorbing material according to claim 1, wherein the nonresonant multiphoton absorbing material is used as a three-dimensional stereolithography composition. 3次元ディスプレイまたは3次元光記録媒体として用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の非共鳴多光子吸収材料。 The nonresonant multiphoton absorbing material according to claim 1, wherein the nonresonant multiphoton absorbing material is used as a three-dimensional display or a three-dimensional optical recording medium.
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